Атомний годинник: відмінності між версіями

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Інтерактивний перегляд історії
[неперевірена версія][неперевірена версія]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
TohaomgBot (обговорення | внесок)
Боти
398 928 редагувань
м Згруповано однакові примітки
Виправлено джерел: 7; позначено як недійсні: 0.) #IABot (v2.0.8.7
Рядок 17: Рядок 17:
[[Hewlett-Packard]] стала першою компанією, яка зайнялася розробкою компактних атомних годинників. У [[1964]] році нею був створений цезієвий прилад HP 5060A розміром з велику валізу. Компанія і далі розвивала цей напрямок, але з 2005 року продала підрозділ компанії {{Не перекладено|Symmetricom||en|Symmetricom}}.
[[Hewlett-Packard]] стала першою компанією, яка зайнялася розробкою компактних атомних годинників. У [[1964]] році нею був створений цезієвий прилад HP 5060A розміром з велику валізу. Компанія і далі розвивала цей напрямок, але з 2005 року продала підрозділ компанії {{Не перекладено|Symmetricom||en|Symmetricom}}.


У [[2011]] році фахівці «Лабораторії Дрейпера» і «Сандійських національних лабораторій» розробили, а компанія Symmetricom випустила перші мініатюрні атомні годинники Quantum<ref name="й">[http://lenta.ru/articles/2014/04/11/atcl/ Сверим часы. Краткая история появления атомных приборов измерения времени / Лента.ру, 11 апреля 2014, 10:45]{{ref-ru}}</ref>.
У [[2011]] році фахівці «Лабораторії Дрейпера» і «Сандійських національних лабораторій» розробили, а компанія Symmetricom випустила перші мініатюрні атомні годинники Quantum<ref name="й">[http://lenta.ru/articles/2014/04/11/atcl/ Сверим часы. Краткая история появления атомных приборов измерения времени / Лента.ру, 11 апреля 2014, 10:45] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140412152806/http://lenta.ru/articles/2014/04/11/atcl/ |date=12 квітня 2014 }}{{ref-ru}}</ref>.


У березні [[2012]] року вчені з [[Університет Нового Південного Уельсу|Університету Нового Південного Уельсу]], [[Технологічний інститут Джорджії|Технологічного Інституту Джорджії]] й {{Не перекладено|Університет Невади (Рено)|Університету Невади|en|University of Nevada, Reno}} (Кемпбелл, Раднаєв, Кузьмич, Дзюба, Фламбаум, Дерев'янко) запропонували схему ядерного годинника, який перевершує за точністю сучасні аналоги на кілька порядків. Подібна схема в теорії дає похибку близько <math>1 \over 10</math> секунди за 14 мільярдів років. Для порівняння, [[Вік Всесвіту|час існування Всесвіту]]&nbsp;— 13,6 мільярда років<ref>[http://newsroom.unsw.edu.au/news/science/nuclear-clock-may-keep-time-universe Nuclear clock may keep time with the Universe / UNSW, 08 March 2012]</ref><ref>[http://arxiv.org/abs/1110.2490 A Single-Ion Nuclear Clock for Metrology at the 19th Decimal Place (C. J. Campbell, A. G. Radnaev, A. Kuzmich, V. A. Dzuba, V. V. Flambaum, A. Derevianko) / arXiv:1110.2490v1, 11 Oct 2011]{{ref-en}}</ref>.
У березні [[2012]] року вчені з [[Університет Нового Південного Уельсу|Університету Нового Південного Уельсу]], [[Технологічний інститут Джорджії|Технологічного Інституту Джорджії]] й {{Не перекладено|Університет Невади (Рено)|Університету Невади|en|University of Nevada, Reno}} (Кемпбелл, Раднаєв, Кузьмич, Дзюба, Фламбаум, Дерев'янко) запропонували схему ядерного годинника, який перевершує за точністю сучасні аналоги на кілька порядків. Подібна схема в теорії дає похибку близько <math>1 \over 10</math> секунди за 14 мільярдів років. Для порівняння, [[Вік Всесвіту|час існування Всесвіту]]&nbsp;— 13,6 мільярда років<ref>{{Cite web |url=http://newsroom.unsw.edu.au/news/science/nuclear-clock-may-keep-time-universe |title=Nuclear clock may keep time with the Universe / UNSW, 08 March 2012 |accessdate=12 квітня 2014 |archive-date=13 квітня 2014 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140413125108/http://newsroom.unsw.edu.au/news/science/nuclear-clock-may-keep-time-universe }}</ref><ref>[http://arxiv.org/abs/1110.2490 A Single-Ion Nuclear Clock for Metrology at the 19th Decimal Place (C. J. Campbell, A. G. Radnaev, A. Kuzmich, V. A. Dzuba, V. V. Flambaum, A. Derevianko) / arXiv:1110.2490v1, 11 Oct 2011] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160729172303/http://arxiv.org/abs/1110.2490 |date=29 липня 2016 }}{{ref-en}}</ref>.


Співробітники [[Національний інститут стандартів і технології|Національного інституту стандартів і технологій (NIST) Міністерства торгівлі США]] влітку [[2013]] року оголосили про розробку годинника на основі атомів [[Ітербій|ітербію]], які вдесятеро перевершують всі існуючі аналоги за точністю. На відміну від цезію, частота переходів в ітербії набагато вище, що і було використано вченими при створенні рекордно точного годинника. Порівняння двох створених примірників дозволило встановити, що їх похибка становить <u>1,6 до 10<sup>18</sup></u>,&nbsp;— за один мільярд років ходу похибка складе одну секунду<ref>[http://www.sciencemag.org/content/341/6151/1215.abstract An Atomic Clock with 10-18 Instability (N. Hinkley, J. A. Sherman, N. B. Phillips, M. Schioppo, N. D. Lemke, K. Beloy, M. Pizzocaro, C. W. Oates, A. D. Ludlow) ]/ Published Online August 22 2013.
Співробітники [[Національний інститут стандартів і технології|Національного інституту стандартів і технологій (NIST) Міністерства торгівлі США]] влітку [[2013]] року оголосили про розробку годинника на основі атомів [[Ітербій|ітербію]], які вдесятеро перевершують всі існуючі аналоги за точністю. На відміну від цезію, частота переходів в ітербії набагато вище, що і було використано вченими при створенні рекордно точного годинника. Порівняння двох створених примірників дозволило встановити, що їх похибка становить <u>1,6 до 10<sup>18</sup></u>,&nbsp;— за один мільярд років ходу похибка складе одну секунду<ref>[http://www.sciencemag.org/content/341/6151/1215.abstract An Atomic Clock with 10-18 Instability (N. Hinkley, J. A. Sherman, N. B. Phillips, M. Schioppo, N. D. Lemke, K. Beloy, M. Pizzocaro, C. W. Oates, A. D. Ludlow) ] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140219205911/http://www.sciencemag.org/content/341/6151/1215.abstract |date=19 лютого 2014 }}/ Published Online August 22 2013.
''Science'' 13 September 2013: Vol. 341, no. 6151, pp. 1215–1218]{{ref-en}}</ref>.
''Science'' 13 September 2013: Vol. 341, no. 6151, pp. 1215–1218]{{ref-en}}</ref>.


Наприкінці 2013 року американська компанія Bathys Hawaii представила перший «наручний» атомний годинник. Як основний компонент в них використовується чип SA.45s виробництва компанії Symmetricom<ref name="й"/>.
Наприкінці 2013 року американська компанія Bathys Hawaii представила перший «наручний» атомний годинник. Як основний компонент в них використовується чип SA.45s виробництва компанії Symmetricom<ref name="й"/>.


[[3 квітня]] [[2014]] року [[Національний інститут стандартів і технології|NIST]] ввів у дію новий атомний годинник [[NIST-F2]], який накопичує помилку в одну секунду протягом 300 мільйонів років. Згідно з повідомленням, новий годинник замінив застарілий атомний [[NIST-F1]] і буде використовуватися як стандарт {{Не перекладено|цивільний час|цивільного часу|ru|Гражданское время}} в США. Раніше дані про NIST-F2 були направлені до [[Міжнародне бюро мір і ваг|Міжнародного бюро мір і ваг у Парижі]], яке визнало їх найточнішим працюючим атомним годинником у світі<ref>[http://lenta.ru/news/2014/04/04/atomclock/ США запустили новые высокоточные атомные часы / Лента.ру, 4 апреля 2014, 12:01]{{ref-ru}}</ref>.
[[3 квітня]] [[2014]] року [[Національний інститут стандартів і технології|NIST]] ввів у дію новий атомний годинник [[NIST-F2]], який накопичує помилку в одну секунду протягом 300 мільйонів років. Згідно з повідомленням, новий годинник замінив застарілий атомний [[NIST-F1]] і буде використовуватися як стандарт {{Не перекладено|цивільний час|цивільного часу|ru|Гражданское время}} в США. Раніше дані про NIST-F2 були направлені до [[Міжнародне бюро мір і ваг|Міжнародного бюро мір і ваг у Парижі]], яке визнало їх найточнішим працюючим атомним годинником у світі<ref>[http://lenta.ru/news/2014/04/04/atomclock/ США запустили новые высокоточные атомные часы / Лента.ру, 4 апреля 2014, 12:01] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20150912041155/http://lenta.ru/news/2014/04/04/atomclock/ |date=12 вересня 2015 }}{{ref-ru}}</ref>.


== Принцип дії ==
== Принцип дії ==
Рядок 35: Рядок 35:


== Посилання ==
== Посилання ==
* [http://www.nrc-cnrc.gc.ca/eng/services/inms/time-services/faq-time.html#Q10 ''Що таке цезієвий атомний годинник?'']
* [http://www.nrc-cnrc.gc.ca/eng/services/inms/time-services/faq-time.html#Q10 ''Що таке цезієвий атомний годинник?''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120724055402/http://www.nrc-cnrc.gc.ca/eng/services/inms/time-services/faq-time.html#Q10 |date=24 липня 2012 }}
* {{cite journal |title=NIST Cesium Fountains − Current Status and Future Prospects |author=S.R. Jefferts, T.P. Heavner, T.E. Parker and J.H. Shirley (''NIST Time and Frequency Division'')|year=2007 |journal=Acta Physica Polonica A |volume=112 |pages=759 ''ff'' |issue=5 |url=http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/112/a112z506.pdf |bibcode = 2007AcPPA.112..759J }}
* {{cite journal |title=NIST Cesium Fountains − Current Status and Future Prospects |author=S.R. Jefferts, T.P. Heavner, T.E. Parker and J.H. Shirley (''NIST Time and Frequency Division'') |year=2007 |journal=Acta Physica Polonica A |volume=112 |pages=759 ''ff'' |issue=5 |url=http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/112/a112z506.pdf |bibcode=2007AcPPA.112..759J |accessdate=30 вересня 2012 |archive-date=7 січня 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210107194418/http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/112/a112z506.pdf }}




Версія за 19:24, 26 травня 2022

Атомний годинник не більше чипа, представлений NIST

А́томний годи́нник (квантовий годинник) — пристрій для вимірювання часу, що використовує як стандарт частоту електронного переходу між енергетичними рівнями в атомах.

Роль «маятника» у ньому відіграють атоми. Частота випромінювання атомів при переході їх з одного енергетичного рівня на інший регулює хід атомного годинника. Ця частота настільки стабільна, що атомний годинник дозволяє вимірювати час точніше, ніж астрономічні методи.

З 1967 року міжнародна система одиниць SI визначає одну секунду як 9 192 631 770 періодів електромагнітного випромінювання при переходах між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133. Згідно з цим визначенням, атом цезію-133 є стандартом для вимірювань часу і частоти.

Діаграма, що ілюструє збільшення точності різних типів атомних годинників NIST залежно від року виготовлення

Історія атомного годинника

Ідею про можливість використання атомних коливань водню для вимірювання часу запропонував ще в 1879 році англійський фізик лорд Кельвін, однак тільки в середині XX століття це стало можливим.

У 1930-х роках американський фізик і першовідкривач ядерного магнітного резонансу Ісидор Рабі почав працювати над атомним годинником на цезії-133, однак початок війни завадив йому. Вже після війни, в 1949 році, в Національному комітеті стандартів США за участю Гарольда Лайонсона був створений перший молекулярний годинник, що використовував молекули аміаку.

Пізніше, в 1955 році, Луї Ессен[ru] з Національної фізичної лабораторії у Великій Британії представив перший атомний годинник на цезії-133. Цей годинник накопичував похибку в одну секунду за мільйон років. Прилад отримав назву NBS-1 і став вважатися цезієвим еталоном частоти.

Hewlett-Packard стала першою компанією, яка зайнялася розробкою компактних атомних годинників. У 1964 році нею був створений цезієвий прилад HP 5060A розміром з велику валізу. Компанія і далі розвивала цей напрямок, але з 2005 року продала підрозділ компанії Symmetricom[en].

У 2011 році фахівці «Лабораторії Дрейпера» і «Сандійських національних лабораторій» розробили, а компанія Symmetricom випустила перші мініатюрні атомні годинники Quantum[1].

У березні 2012 року вчені з Університету Нового Південного Уельсу, Технологічного Інституту Джорджії й Університету Невади[en] (Кемпбелл, Раднаєв, Кузьмич, Дзюба, Фламбаум, Дерев'янко) запропонували схему ядерного годинника, який перевершує за точністю сучасні аналоги на кілька порядків. Подібна схема в теорії дає похибку близько секунди за 14 мільярдів років. Для порівняння, час існування Всесвіту — 13,6 мільярда років[2][3].

Співробітники Національного інституту стандартів і технологій (NIST) Міністерства торгівлі США влітку 2013 року оголосили про розробку годинника на основі атомів ітербію, які вдесятеро перевершують всі існуючі аналоги за точністю. На відміну від цезію, частота переходів в ітербії набагато вище, що і було використано вченими при створенні рекордно точного годинника. Порівняння двох створених примірників дозволило встановити, що їх похибка становить 1,6 до 1018, — за один мільярд років ходу похибка складе одну секунду[4].

Наприкінці 2013 року американська компанія Bathys Hawaii представила перший «наручний» атомний годинник. Як основний компонент в них використовується чип SA.45s виробництва компанії Symmetricom[1].

3 квітня 2014 року NIST ввів у дію новий атомний годинник NIST-F2, який накопичує помилку в одну секунду протягом 300 мільйонів років. Згідно з повідомленням, новий годинник замінив застарілий атомний NIST-F1 і буде використовуватися як стандарт цивільного часу[ru] в США. Раніше дані про NIST-F2 були направлені до Міжнародного бюро мір і ваг у Парижі, яке визнало їх найточнішим працюючим атомним годинником у світі[5].

Принцип дії

В атомних годинниках застосовуються атоми, спектри яких мають надтонку структуру, що зумовлена розщепленням спектральних мультиплетів в магнітному полі ядра. Це магнітне поле однакове для кожного з атомів, а тому може бути стандартом. Газ із таких атомів поміщено в резонатор електромагнітних коливань, резонансних із частотою переходу між розщепленими лініями. Детектування оптичних переходів відбувається з використанням інтерферометрів з високою роздільною здатністю.

Примітки

  1. ↑ а б Сверим часы. Краткая история появления атомных приборов измерения времени / Лента.ру, 11 апреля 2014, 10:45 [Архівовано 12 квітня 2014 у Wayback Machine.](рос.)
  2. ↑ Nuclear clock may keep time with the Universe / UNSW, 08 March 2012. Архів оригіналу за 13 квітня 2014. Процитовано 12 квітня 2014.
  3. ↑ A Single-Ion Nuclear Clock for Metrology at the 19th Decimal Place (C. J. Campbell, A. G. Radnaev, A. Kuzmich, V. A. Dzuba, V. V. Flambaum, A. Derevianko) / arXiv:1110.2490v1, 11 Oct 2011 [Архівовано 29 липня 2016 у Wayback Machine.](англ.)
  4. ↑ An Atomic Clock with 10-18 Instability (N. Hinkley, J. A. Sherman, N. B. Phillips, M. Schioppo, N. D. Lemke, K. Beloy, M. Pizzocaro, C. W. Oates, A. D. Ludlow) [Архівовано 19 лютого 2014 у Wayback Machine.]/ Published Online August 22 2013. Science 13 September 2013: Vol. 341, no. 6151, pp. 1215–1218](англ.)
  5. ↑ США запустили новые высокоточные атомные часы / Лента.ру, 4 апреля 2014, 12:01 [Архівовано 12 вересня 2015 у Wayback Machine.](рос.)

Посилання


Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Атомний годинник
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Атомний_годинник&oldid=35927467