Водороден атомен часовник. Как работят атомните часовници (5 снимки). Как работят атомните часовници?
Атомните часовници са най-точните инструменти за измерване на времето, които съществуват днес и стават все по-важни с развитието и усложняването на съвременните технологии.
Принцип на действие
Атомните часовници поддържат точно време не благодарение на радиоактивен разпад, както може да подсказва името им, а чрез вибрации на ядрата и електроните около тях. Честотата им се определя от масата на ядрото, гравитацията и електростатичния „балансьор” между положително зареденото ядро и електроните. Това не отговаря съвсем на обикновен часовников механизъм. Атомните часовници са по-надеждни пазители на времето, тъй като техните трептения не се променят в зависимост от фактори на околната среда като влажност, температура или налягане.
Еволюция на атомните часовници
През годините учените са разбрали, че атомите имат резонансни честоти, свързани със способността на всеки от тях да абсорбира и излъчва електромагнитно лъчение. През 30-те и 40-те години на миналия век е разработено високочестотно комуникационно и радарно оборудване, което може да взаимодейства с резонансните честоти на атомите и молекулите. Това допринесе за идеята за часовник.
Първите екземпляри са произведени през 1949 г. от Националния институт за стандарти и технологии (NIST). Като източник на вибрации се използва амоняк. Те обаче не бяха много по-точни от съществуващия стандарт за време и цезият беше използван в следващото поколение.
Нов стандарт
Промяната в прецизността на измерването на времето беше толкова голяма, че през 1967 г. Генералната конференция по мерки и теглилки дефинира SI секундата като 9 192 631 770 вибрации на цезиев атом при неговата резонансна честота. Това означаваше, че времето вече не е свързано с движението на Земята. Най-стабилният атомен часовник в света е създаден през 1968 г. и е използван като част от системата за отчитане на времето на NIST до 90-те години.
Автомобил за подобрение
Едно от най-новите постижения в тази област е лазерното охлаждане. Това подобри съотношението сигнал/шум и намали несигурността в тактовия сигнал. Поставянето на тази охладителна система и друго оборудване, използвано за подобряване на цезиевите часовници, ще изисква пространство с размерите на железопътен вагон, въпреки че търговските версии могат да се поберат в куфар. Една от тези лабораторни инсталации отчита времето в Боулдър, Колорадо, и е най-точният часовник на Земята. Те грешат само с 2 наносекунди на ден, или 1 секунда на 1,4 милиона години.
Сложна технология
Тази огромна прецизност е резултат от сложен производствен процес. Първо течният цезий се поставя в пещ и се нагрява, докато се превърне в газ. Металните атоми излизат с висока скорост през малък отвор в пещта. Електромагнитите ги карат да се разделят на отделни лъчи с различна енергия. Необходимият лъч преминава през U-образен отвор и атомите се облъчват с микровълнова енергия с честота 9 192 631 770 Hz. Благодарение на това те са възбудени и преминават в различно енергийно състояние. След това магнитното поле филтрира други енергийни състояния на атомите.
Детекторът реагира на цезий и показва максимум при правилната стойност на честотата. Това е необходимо за конфигуриране на кварцовия осцилатор, който управлява часовниковия механизъм. Разделянето на неговата честота на 9.192.631.770 дава един импулс в секунда.
Не само цезий
Въпреки че най-често срещаните атомни часовници използват свойствата на цезия, има и други видове. Те се различават по използвания елемент и средствата за определяне на промените в енергийното ниво. Други материали са водород и рубидий. Водородните атомни часовници функционират подобно на цезиевите часовници, но изискват контейнер със стени, направени от специален материал, който не позволява на атомите да губят енергия твърде бързо. Часовниците с рубидий са най-простите и компактни. В тях стъклена клетка, пълна с газ рубидий, променя абсорбцията на светлина, когато е изложена на свръхвисока честота.
Кой се нуждае от точно време?
Днес времето може да се измерва с изключителна точност, но защо това е важно? Това е необходимо в системи като мобилни телефони, интернет, GPS, авиационни програми и цифрова телевизия. На пръв поглед това не е очевидно.
Пример за това как се използва точното време е синхронизирането на пакети. Хиляди телефонни обаждания преминават през средната комуникационна линия. Това е възможно само защото разговорът не се предава изцяло. Телекомуникационната компания го разделя на малки пакети и дори пропуска част от информацията. След това те преминават през линията заедно с пакети от други разговори и се възстановяват в другия край, без да се смесват. Системата за часовник на телефонната централа може да определи кои пакети принадлежат към даден разговор по точното време, когато информацията е изпратена.
GPS
Друга реализация на точното време е глобална система за позициониране. Състои се от 24 сателита, които предават своите координати и време. Всеки GPS приемник може да се свърже с тях и да сравни времената на излъчване. Разликата позволява на потребителя да определи тяхното местоположение. Ако тези часовници не бяха много точни, тогава GPS системата би била непрактична и ненадеждна.
Границата на съвършенството
С развитието на технологиите и атомните часовници неточностите на Вселената станаха забележими. Земята се движи неравномерно, причинявайки произволни вариации в продължителността на годините и дните. В миналото тези промени биха останали незабелязани, защото инструментите за измерване на времето бяха твърде неточни. Въпреки това, за голямо разочарование на изследователи и учени, времето на атомните часовници трябва да бъде коригирано, за да компенсира аномалиите в реалния свят. Те са невероятни инструменти, които помагат за напредъка на съвременните технологии, но тяхното съвършенство е ограничено от границите, поставени от самата природа.
Атомен часовник
Ако оценяваме точността на кварцовите часовници от гледна точка на тяхната краткосрочна стабилност, тогава трябва да се каже, че тази точност е много по-висока от тази на часовниците с махало, които обаче показват по-висока стабилност при дългосрочни измервания. При кварцовите часовници неправилното движение се причинява от промени във вътрешната структура на кварца и нестабилност на електронните системи.
Основният източник на честотна нестабилност е стареенето на кварцовия кристал, синхронизиращ честотата на осцилатора. Вярно е, че измерванията показват, че стареенето на кристала, придружено от увеличаване на честотата, протича без големи колебания и резки промени. Въпреки. Това стареене влошава правилната работа на кварцовия часовник и диктува необходимостта от редовно наблюдение от друго устройство с осцилатор, който има стабилна, непроменлива честотна характеристика.
Бързото развитие на микровълновата спектроскопия след Втората световна война отвори нови възможности за прецизно измерване на времето чрез честоти, съответстващи на подходящи спектрални линии. Тези честоти, които могат да се считат за честотни стандарти, доведоха до идеята за използване на квантов осцилатор като времеви стандарт.
Това решение беше исторически обрат в историята на хронометрията, тъй като означаваше замяната на валидната преди това астрономическа единица за време с нова квантова единица за време. Тази нова единица време е въведена като период на излъчване на точно определени преходи между енергийните нива на молекулите на някои специално подбрани вещества. След интензивни изследвания на този проблем в ранните следвоенни години беше възможно да се създаде устройство, работещо на принципа на контролирано поглъщане на микровълнова енергия в течен амоняк при много ниско налягане. Въпреки това, първите експерименти с устройство, оборудвано с абсорбционен елемент, не дадоха очакваните резултати, тъй като разширяването на абсорбционната линия, причинено от взаимни сблъсъци на молекули, затрудни определянето на честотата на самия квантов преход. Само по метода на тесен лъч от свободно летящи амонячни молекули в СССР A.M. Прохоров и Н.Г. Басов, а в САЩ Таунс от Колумбийския университет успяха значително да намалят вероятността от взаимни сблъсъци на молекули и практически да премахнат разширяването на спектралната линия. При тези обстоятелства амонячните молекули вече могат да играят ролята на атомен генератор. Тесен сноп от молекули, пуснат през дюза във вакуумно пространство, преминава през нееднородно електростатично поле, в което молекулите се разделят. Молекулите в по-високо квантово състояние бяха насочени към настроен резонатор, където освободиха електромагнитна енергия при постоянна честота от 23 870 128 825 Hz. След това тази честота се сравнява с честотата на кварцовия осцилатор, включен във веригата на атомния часовник. Първият квантов генератор, амонячен мазер (микровълново усилване чрез стимулирано излъчване на радиация), е изграден на този принцип.
Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и Таунс получават Нобелова награда по физика през 1964 г. за тази работа.
Стабилността на честотата на амонячните мазери са изследвали и учени от Швейцария, Япония, Германия, Великобритания, Франция и не на последно място Чехословакия. През периода 1968-1979г. В Института по радиотехника и електроника на Чехословашката академия на науките бяха построени и пуснати в опитна експлоатация няколко амонячни мазера, които служеха като честотни стандарти за съхраняване на точното време в атомни часовници чехословашко производство. Те постигнаха честотна стабилност от порядъка на 10-10, което съответства на дневни вариации от 20 милионни от секундата.
Понастоящем стандартите за атомна честота и време се използват главно за две основни цели - за измерване на времето и за калибриране и наблюдение на базовите честотни стандарти. И в двата случая честотата на кварцовия тактов генератор се сравнява с честотата на атомния стандарт.
При измерване на времето редовно се сравняват честотата на атомния стандарт и честотата на генератора на кристален часовник и въз основа на идентифицираните отклонения се определят линейна интерполация и корекция на средното време. След това истинското време се получава от сумата от показанията на кварцовия часовник и тази средна корекция на времето. В този случай грешката в резултат на интерполацията се определя от естеството на стареене на кристала на кварцовия часовник.
Изключителните резултати, постигнати с атомни еталони за време, с грешка от само 1 s на хиляда години, бяха причината, поради която на Тринадесетата генерална конференция по мерки и теглилки, проведена в Париж през октомври 1967 г., беше дадена нова дефиниция на единицата време. - атомна секунда, която сега се определя като 9 192 631 770 трептения на излъчването на атом цезий-133.
Както посочихме по-горе, когато кварцовият кристал старее, честотата на трептене на кварцовия осцилатор постепенно се увеличава и разликата между честотите на кварцовия и атомния осцилатор непрекъснато се увеличава. Ако кривата на стареене на кристала е правилна, тогава е достатъчно кварцовите вибрации да се коригират само периодично, поне на интервали от няколко дни. По този начин не е необходимо атомният осцилатор да бъде постоянно свързан с кварцовата часовникова система, което е много полезно, тъй като проникването на смущаващи влияния в измервателната система е ограничено.
Швейцарски атомен часовник с два амонячни молекулярни осцилатора, демонстриран на Световното изложение в Брюксел през 1958 г., постигна точност от сто хилядна от секундата на ден, което е около хиляда пъти по-точно от прецизните часовници с махало. Тази точност вече дава възможност да се изследват периодичните нестабилности в скоростта на въртене на земната ос. Графика на фиг. 39, която е своеобразно изображение на историческото развитие на хронометричните инструменти и усъвършенстването на методите за измерване на времето, показва как, почти по чудо, точността на измерването на времето се е увеличила в продължение на няколко века. Само през последните 300 години тази точност се е увеличила повече от 100 000 пъти.
Ориз. 39.Точността на хронометричните инструменти в периода от 1930 до 1950 г.
Химикът Робърт Вилхелм Бунзен (1811-1899) е първият, който открива цезий, чиито атоми, при правилно подбрани условия, са способни да абсорбират електромагнитно излъчване с честота около 9192 MHz. Това свойство е използвано от Sherwood и McCracken за създаването на първия резонатор на цезиев лъч. Скоро след това Л. Есен, работещ в Националната физическа лаборатория в Англия, насочва усилията си към практическото използване на цезиев резонатор за измерване на честоти и време. В сътрудничество с астрономическата група United States Nevel Observatory, той още през 1955-1958 г. определя честотата на квантовия преход на цезия при 9 192 631 770 Hz и я свързва с тогавашната текуща дефиниция на ефемеридната секунда, което много по-късно, както беше посочено по-горе, доведе до установяването на нова дефиниция на единицата време. Следните цезиеви резонатори са конструирани в Националния изследователски съвет на Канада в Отава, в швейцарската лаборатория des Researches Horlogeres в Нюшател и т.н. Първият търговски тип промишлено произведен атомен часовник е пуснат на пазара през 1956 г. под името Atomichron от Американската компания National Company Walden" в Масачузетс.
Сложността на атомните часовници предполага, че използването на атомни осцилатори е възможно само в областта на лабораторното измерване на времето, извършвано с помощта на големи измервателни устройства. Всъщност доскоро беше така. Миниатюризацията обаче е навлязла и в тази област. Известната японска компания Seiko-Hattori, която произвежда сложни хронографи с кристални осцилатори, предложи първия атомен ръчен часовник, отново изработен в сътрудничество с американската компания McDonnell Douglas Astronautics Company. Тази компания произвежда и миниатюрна горивна клетка, която е източник на енергия за споменатите часовници. Електрическа енергия в този елемент с размери 13? 6,4 mm произвежда радиоизотоп прометий-147; Срокът на експлоатация на този елемент е пет години. Корпусът на часовника, изработен от тантал и неръждаема стомана, е достатъчна защита срещу бета лъчите на елемента, излъчвани в околната среда.
Астрономическите измервания, изучаването на движението на планетите в космоса и различните радиоастрономически изследвания сега не могат без познаване на точното време. Точността, изисквана от кварцови или атомни часовници в такива случаи варира в рамките на милионни от секундата. С нарастващата точност на предоставяната информация за времето, проблемите със синхронизирането на часовника нарастваха. Някогашният напълно задоволителен метод за радиопредаване на времеви сигнали на къси и дълги вълни се оказа недостатъчно точен за синхронизиране на две устройства за измерване на времето, разположени близо едно до друго, с точност над 0,001 s, а сега дори тази степен на точност не е по-дълго задоволително.
Едно от възможните решения - транспортирането на спомагателни часовници до мястото на сравнителни измервания - беше осигурено от миниатюризацията на електронните елементи. В началото на 60-те години са създадени специални кварцови и атомни часовници, които могат да се транспортират със самолети. Те могат да бъдат транспортирани между астрономически лаборатории и в същото време предоставят информация за времето с точност до една милионна от секундата. Например, когато през 1967 г. миниатюрни цезиеви часовници, произведени от калифорнийската компания Hewlett-Packard, бяха транспортирани междуконтинентално, това устройство премина през 53 лаборатории по света (било е и в Чехословакия) и с негова помощ местните часовници бяха синхронизирани с точност 0,1 μs (0,0000001 s).
Комуникационните сателити също могат да се използват за микросекундни времеви сравнения. През 1962 г. този метод е използван от Великобритания и Съединените американски щати чрез предаване на сигнал за време чрез сателита Telestar. Много по-благоприятни резултати при по-ниски разходи обаче бяха постигнати чрез предаване на сигнали с помощта на телевизионна технология.
Този метод за предаване на точно време и честота с помощта на телевизионни часовникови импулси е разработен и разработен в чехословашки научни институции. Спомагателен носител на времева информация тук са синхронизиращите видеоимпулси, които по никакъв начин не пречат на предаването на телевизионната програма. В този случай не е необходимо да се въвеждат допълнителни импулси в сигнала на телевизионното изображение.
Условието за използване на този метод е една и съща телевизионна програма да може да се приема на местата на сравняваните часовници. Часовниците, които се сравняват, са предварително настроени с точност от няколко милисекунди и след това измерването трябва да се извърши на всички измервателни станции едновременно. Освен това е необходимо да се знае времевата разлика, необходима за предаване на синхронизиращи импулси от общ източник, който е телевизионен синхронизатор, към приемниците на мястото на сравняваните часовници.
От книгата Как хората откриха земята си автор Томилин Анатолий НиколаевичЯдрени ледоразбивачи от второ поколение След флагмана на ледоразбивачния флот - атомния ледоразбивач "Ленин", в Ленинград бяха построени още три атомни ледоразбивача, атомни герои. Наричат ги второ поколение ледоразбивачи. Какво означава това? Може би, на първо място, когато създавате нови
От книгата Счупеният меч на империята автор Калашников МаксимГЛАВА 14 ПРЕКЪСНАТ ПОЛЕТ НА ОРЛИТЕ. РУСКИ КРАЙСЕРИ - ТЕЖКИ, ЯДРЕНИ, РАКЕТНИ... 1 Ние не създаваме тази книга като плач за изгубеното величие. Въпреки че можем да напишем десетки страници, описващи текущото (написано през 1996 г.) състояние на някогашната велика флота
От книгата Втората световна война от Бивър АнтъниГлава 50 Атомни бомби и поражението на Япония май–септември 1945 г. По времето, когато Германия капитулира през май 1945 г., японските армии в Китай получават заповеди от Токио да започнат да се изтеглят към източното крайбрежие. Националистическите войски на Чан Кайши бяха тежко очукани по време на Япония
авторСлънчев часовник Несъмнено най-разпространеното хронометрично устройство е слънчевият часовник, базиран на видимото ежедневно, а понякога и годишно движение на Слънцето. Такива часовници се появиха не по-рано, когато човек осъзна връзката между дължината и положението на сянката от тях
От книгата Друга история на науката. От Аристотел до Нютон автор Калюжни Дмитрий ВиталиевичВодни часовници Слънчевите часовници бяха прост и надежден индикатор за времето, но страдаха от някои сериозни недостатъци: работата им зависеше от времето и беше ограничена до времето между изгрева и залеза. Няма съмнение, че поради това учените започнаха да търсят други
От книгата Друга история на науката. От Аристотел до Нютон автор Калюжни Дмитрий ВиталиевичОгнени часовници В допълнение към слънчевите и водните часовници, първите огнени или свещни часовници също се появяват от началото на 13 век. Това са тънки свещи с дължина около метър с отпечатана скала по цялата дължина. Те показваха времето сравнително точно, а през нощта осветяваха и домовете на църквата и
От книгата Друга история на науката. От Аристотел до Нютон автор Калюжни Дмитрий ВиталиевичПясъчен часовник Датата на първия пясъчен часовник също е неизвестна. Но те, подобно на маслените лампи, се появиха не по-рано от прозрачното стъкло. Смята се, че в Западна Европа са научили за пясъчния часовник едва в края на Средновековието; едно от най-старите споменавания на
От книгата The Hunt for the Atomic Bomb: KGB File No. 13,676 автор Чиков Владимир Матвеевич3. Как се раждат атомните шпиони
От книгата Сакура и дъбът (колекция) автор Овчинников Всеволод ВладимировичЧасовник без стрелки „Наследници на общество, което е инвестирало твърде много в една империя; хора, заобиколени от порутени останки от топящо се наследство, те не можеха да се накарат в момент на криза да изоставят спомените от миналото и да променят остарелия си начин на живот. Чао лице
От книгата Втората световна война: грешки, гафове, загуби от Дейтън Лен20. ЧАСОВЕ НА МРАКА Да изпеем песен за младите пилоти, Ако не беше войната, те щяха да седят на скамейката. Песен на No. 55 Squadron RAF, написана около 1918 г. Британските изтребители са победили в битката за Великобритания, но изтребителните самолети са пострадали
От книгата Ежедневието на благородническата класа през Златния век на Екатерина автор Елисеева Олга ИгоревнаВ сутрешните часове самата императрица запали камината, запали свещи и лампа и седна на бюрото си в огледалния кабинет - първите часове на деня бяха посветени на личните й литературни упражнения. Веднъж тя каза на Грибовски, че „не можеш да минеш нито един ден, без да пикаеш“.
От книгата Великата победа в Далечния изток. Август 1945 г.: от Забайкалия до Корея [редактирано] автор Александров Анатолий АндреевичГлава VII Американски атомни удари 1 25 април се оказва особено забележим и за двамата събеседници. Военният министър Стимсън беше подготвен за този доклад от началото на месеца, но внезапната смърт на президента Рузвелт наруши графиците за контакт с висши служители.
От книгата Руска Америка автор Бурлак Вадим НикласовичВ часовете за почивка Баранов се славеше със своето гостоприемство и любов към домакинството на празници. Руснаци, местни и чуждестранни моряци си припомниха това. Дори във времена на глад за колонията той намери възможност да почерпи поканени и случайни гости, ако свърши
От книгата Египет на Рамзес от Монте ПиерIV. Часовник Египтяните разделяли годината на дванадесет месеца и по същия начин делили деня на дванадесет часа и нощта на дванадесет. Малко вероятно е да са разделили часа на по-малки периоди от време. Думата "при", която се превежда като "момент", няма специфичност
От книгата Най-големите шпиони в света от Уайтън ЧарлзГЛАВА 12 „АТОМНИ“ ШПИОНИ В зори на 16 юли 1945 г., когато Чърчил, Труман и Сталин се събират в Берлин за Потсдамската конференция, първата атомна бомба е взривена в пустинята Аламогордо, Ню Мексико. На хълмовете, на двадесет мили от мястото на експлозията, се намираше
От книгата Руските изследователи - славата и гордостта на Русия автор Глазирин Максим ЮриевичАтомни реактори и електронни кристали Константин Чиловски (р. 1881), руски инженер, изобретател. Той изобретява устройство за откриване на подводници, което се използва широко по време на Първата световна война (1914–1918). За изобретението си е награден с френски орден.
Сензация обиколи научния свят - времето се изпарява от нашата Вселена! Засега това е само хипотеза на испански астрофизици. Но фактът, че течението на времето на Земята и в космоса е различно, вече е доказано от учените. Времето тече по-бавно под въздействието на гравитацията, като се ускорява, докато се отдалечава от планетата. Задачата за синхронизиране на земното и космическото време се изпълнява от водородни честотни стандарти, които също се наричат „атомни часовници“.
Първото атомно време се появява заедно с появата на астронавтиката; атомните часовници се появяват в средата на 20-те години. Днес атомните часовници са станали ежедневие, всеки от нас ги използва всеки ден: с тяхна помощ работят цифрови комуникации, GLONASS, навигация и транспорт.
Собствениците на мобилни телефони едва ли се замислят каква сложна работа се извършва в космоса за стриктна синхронизация на времето, а говорим само за милионни от секундата.
Еталонът за точно време се съхранява в Московска област, в Научния институт по физико-технически и радиотехнически измервания. В света има 450 такива часовника.
Русия и САЩ имат монопол върху атомните часовници, но в САЩ часовниците работят на базата на цезий, радиоактивен метал, който е много вреден за околната среда, а в Русия, на базата на водород, по-безопасен и издръжлив материал.
Този часовник няма циферблат или стрелки: изглежда като голяма бъчва от редки и ценни метали, пълна с най-съвременни технологии - високопрецизни измервателни уреди и оборудване с атомни стандарти. Процесът на тяхното създаване е много дълъг, сложен и протича в условия на абсолютна стерилност.
Вече 4 години часовникът, монтиран на руския сателит, изучава тъмната енергия. По човешки стандарти те губят точност с 1 секунда за много милиони години.
Съвсем скоро атомни часовници ще бъдат инсталирани на Spektr-M, космическа обсерватория, която ще наблюдава как се формират звездите и екзопланетите и ще гледа отвъд ръба на черната дупка в центъра на нашата Галактика. Според учените поради чудовищната гравитация тук времето тече толкова бавно, че почти спира.
tvroscosmos
, Галилео) са невъзможни без атомни часовници. Атомните часовници се използват и в сателитни и наземни телекомуникационни системи, включително базови станции за мобилни телефони, международни и национални бюра за стандартизация и услуги за време, които периодично излъчват сигнали за време по радиото.
Устройство за часовник
Часовникът се състои от няколко части:
- квантов дискриминатор,
- комплекс по електроника.
Национални центрове за честотни стандарти
Много държави са създали национални центрове за стандарти за време и честота:
- (VNIIFTRI), село Менделеево, Московска област;
- (NIST), Боулдър (САЩ, Колорадо);
- Национален институт за напреднали индустриални науки и технологии (AIST), Токио (Япония);
- Федерална физическа и техническа агенция (Немски)(PTB), Брауншвайг (Германия);
- Национална лаборатория по метрология и изпитване (Френски)(LNE), Париж (Франция).
- Национална физическа лаборатория на Обединеното кралство (NPL), Лондон, Обединеното кралство.
Учени от различни страни работят за подобряване на атомните часовници и установяват първични стандарти за време и честота, базирани на тях; точността на такива часовници непрекъснато нараства. В Русия се провеждат обширни изследвания, насочени към подобряване на работата на атомните часовници.
Видове атомни часовници
Не всеки атом (молекула) е подходящ като дискриминатор за атомен часовник. Избират се атоми, които са нечувствителни към различни външни влияния: магнитни, електрически и електромагнитни полета. Такива атоми има във всеки диапазон от спектъра на електромагнитното излъчване. Това са: атоми на калций, рубидий, цезий, стронций, молекули на водород, йод, метан, осмиев (VIII) оксид и др. За основен (първичен) честотен стандарт е избран свръхфиният преход на цезиевия атом. Ефективността на всички други (вторични) стандарти се сравнява с този стандарт. За да се направи такова сравнение, в момента се използват така наречените оптични гребени. (Английски)- излъчване с широк честотен спектър под формата на равноотдалечени линии, разстоянието между които е обвързано с атомния честотен стандарт. Оптичните гребени се произвеждат с помощта на фемтосекунден лазер със заключен режим и микроструктурирано оптично влакно, в което спектърът е разширен до една октава.
През 2006 г. изследователи от Американския национален институт за стандарти и технологии, ръководени от Джим Бергкуист, разработиха часовник, работещ с един атом. Преходите между енергийните нива на живачните йони генерират фотони във видимия диапазон със стабилност 5 пъти по-висока от микровълновото излъчване на цезий-133. Новият часовник може да намери приложение и в изследванията на зависимостта на промените във фундаменталните физически константи от времето. Към април 2015 г. най-точните атомни часовници бяха тези, създадени от Националния институт за стандарти и технологии на САЩ. Грешката е само една секунда за 15 милиарда години. Едно от възможните приложения на часовниците беше релативистичната геодезия, чиято основна идея е да се използва мрежа от часовници като гравитационни сензори, които ще помогнат за извършването на невероятно подробни триизмерни измервания на формата на Земята.
В ход е активно разработване на компактни атомни часовници за използване в ежедневието (ръчни часовници, мобилни устройства). В началото на 2011 г. американска компания Symmetricomобяви търговското пускане на цезиев атомен часовник с размерите на малък чип. Часовникът работи въз основа на ефекта от кохерентното улавяне на населението. Тяхната стабилност е 5 10 -11 на час, теглото е 35 g, консумацията на енергия е 115 mW.
Бележки
- Нов рекорд за точност на атомния часовник (недефиниран)
