წყალბადის ატომური საათი. როგორ მუშაობს ატომური საათები (5 ფოტო). როგორ მუშაობს ატომური საათები?
ატომური საათები არის დროის ყველაზე ზუსტი საზომი ხელსაწყოები, რომლებიც დღეს არსებობს და სულ უფრო მნიშვნელოვანი ხდება თანამედროვე ტექნოლოგიების განვითარებასთან და კომპლექსურ მატებასთან ერთად.
მოქმედების პრინციპი
ატომური საათები ინახავენ ზუსტ დროს არა რადიოაქტიური დაშლის წყალობით, როგორც მათი სახელიდან ჩანს, არამედ ბირთვებისა და მათ გარშემო არსებული ელექტრონების ვიბრაციის გამოყენებით. მათი სიხშირე განისაზღვრება ბირთვის მასით, გრავიტაციით და ელექტროსტატიკური „ბალანსერით“ დადებითად დამუხტულ ბირთვსა და ელექტრონებს შორის. ეს მთლად არ შეესაბამება საათის რეგულარულ მოძრაობას. ატომური საათები დროის უფრო საიმედო დამცავია, რადგან მათი რხევები არ იცვლება გარემო ფაქტორების მიხედვით, როგორიცაა ტენიანობა, ტემპერატურა ან წნევა.
ატომური საათების ევოლუცია
წლების განმავლობაში, მეცნიერებმა გააცნობიერეს, რომ ატომებს აქვთ რეზონანსული სიხშირეები, რომლებიც დაკავშირებულია თითოეულის უნართან, შთანთქას და გამოასხივოს ელექტრომაგნიტური გამოსხივება. 1930-იან და 1940-იან წლებში შეიქმნა მაღალი სიხშირის საკომუნიკაციო და სარადარო აღჭურვილობა, რომელსაც შეეძლო ურთიერთკავშირი ატომებისა და მოლეკულების რეზონანსულ სიხშირეებთან. ამან ხელი შეუწყო საათის იდეას.
პირველი ნიმუშები აშენდა 1949 წელს სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის (NIST) მიერ. ვიბრაციის წყაროდ გამოიყენებოდა ამიაკი. თუმცა, ისინი არ იყვნენ ბევრად უფრო ზუსტი ვიდრე არსებული დროის სტანდარტი და ცეზიუმი გამოიყენებოდა შემდეგ თაობაში.
ახალი სტანდარტი
დროის გაზომვის სიზუსტეში ცვლილება იმდენად დიდი იყო, რომ 1967 წელს წონებისა და ზომების გენერალურმა კონფერენციამ განსაზღვრა SI მეორე, როგორც ცეზიუმის ატომის 9,192,631,770 ვიბრაცია მის რეზონანსულ სიხშირეზე. ეს იმას ნიშნავდა, რომ დრო აღარ იყო დაკავშირებული დედამიწის მოძრაობასთან. მსოფლიოში ყველაზე სტაბილური ატომური საათი შეიქმნა 1968 წელს და გამოიყენებოდა NIST დროის აღრიცხვის სისტემის ნაწილად 1990-იან წლებამდე.
გაუმჯობესების მანქანა
ამ სფეროში ერთ-ერთი უახლესი მიღწევაა ლაზერული გაგრილება. ამან გააუმჯობესა სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა და შეამცირა გაურკვევლობა საათის სიგნალში. ამ გაგრილების სისტემის და ცეზიუმის საათების გასაუმჯობესებლად გამოყენებული სხვა აღჭურვილობის განთავსება მოითხოვს სარკინიგზო ვაგონის ზომის ადგილს, თუმცა კომერციული ვერსიები შეიძლება მოერგოს ჩემოდანში. ერთ-ერთი ასეთი ლაბორატორიული ინსტალაცია ინახავს დროს ბოულდერში, კოლორადოში და არის ყველაზე ზუსტი საათი დედამიწაზე. ისინი ცდებიან მხოლოდ 2 ნანოწამში დღეში, ანუ 1 წამში 1,4 მილიონ წელიწადში.
კომპლექსური ტექნოლოგია
ეს უზარმაზარი სიზუსტე წარმოების რთული პროცესის შედეგია. ჯერ თხევად ცეზიუმს ათავსებენ ღუმელში და აცხელებენ გაზად გადაქცევამდე. ლითონის ატომები დიდი სიჩქარით გამოდიან ღუმელში არსებული პატარა ხვრელის მეშვეობით. ელექტრომაგნიტები იწვევენ მათ დაყოფას სხვადასხვა ენერგიით ცალკეულ სხივებად. საჭირო სხივი გადის U- ფორმის ხვრელში და ატომები დასხივებულია მიკროტალღური ენერგიით 9,192,631,770 ჰც სიხშირით. ამის წყალობით ისინი აღელვებულნი არიან და სხვა ენერგეტიკულ მდგომარეობაში გადადიან. შემდეგ მაგნიტური ველი ფილტრავს ატომების სხვა ენერგეტიკულ მდგომარეობებს.
დეტექტორი რეაგირებს ცეზიუმზე და აჩვენებს მაქსიმუმს სწორი სიხშირის მნიშვნელობაზე. ეს აუცილებელია კვარცის ოსცილატორის კონფიგურაციისთვის, რომელიც აკონტროლებს საათის მექანიზმს. მისი სიხშირე 9.192.631.770-ზე გაყოფა იძლევა ერთ პულსს წამში.
არა მხოლოდ ცეზიუმი
მიუხედავად იმისა, რომ ყველაზე გავრცელებული ატომური საათები იყენებენ ცეზიუმის თვისებებს, არსებობს სხვა ტიპებიც. ისინი განსხვავდებიან გამოყენებული ელემენტით და ენერგიის დონის ცვლილებების განსაზღვრის საშუალებებით. სხვა მასალებია წყალბადი და რუბიდიუმი. წყალბადის ატომური საათები ცეზიუმის საათების მსგავსად ფუნქციონირებს, მაგრამ საჭიროებს კონტეინერს სპეციალური მასალისგან დამზადებული კედლებით, რომელიც ხელს უშლის ატომებს ენერგიის ძალიან სწრაფად დაკარგვაში. რუბიდიუმის საათები ყველაზე მარტივი და კომპაქტურია. მათში რუბიდიუმის გაზით სავსე შუშის უჯრედი ცვლის სინათლის შთანთქმას ულტრამაღალი სიხშირის ზემოქმედებისას.
ვის სჭირდება ზუსტი დრო?
დღეს დროის უკიდურესი სიზუსტით გაზომვა შესაძლებელია, მაგრამ რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი? ეს აუცილებელია ისეთ სისტემებში, როგორიცაა მობილური ტელეფონები, ინტერნეტი, GPS, საავიაციო პროგრამები და ციფრული ტელევიზია. ერთი შეხედვით ეს აშკარა არ არის.
მაგალითი იმისა, თუ როგორ გამოიყენება ზუსტი დრო, არის პაკეტის სინქრონიზაციაში. ათასობით სატელეფონო ზარი გადის საშუალო საკომუნიკაციო ხაზზე. ეს შესაძლებელია მხოლოდ იმიტომ, რომ საუბარი სრულად არ არის გადაცემული. სატელეკომუნიკაციო კომპანია მას ყოფს პატარა პაკეტებად და ზოგიერთ ინფორმაციასაც კი გამოტოვებს. შემდეგ ისინი გადიან ხაზს სხვა საუბრების პაკეტებთან ერთად და აღდგება მეორე ბოლოში შერევის გარეშე. სატელეფონო სადგურის საათის სისტემას შეუძლია განსაზღვროს, თუ რომელი პაკეტები ეკუთვნის მოცემულ საუბარს ინფორმაციის გაგზავნის ზუსტი დროისთვის.
GPS
ზუსტი დროის კიდევ ერთი განხორციელება არის გლობალური პოზიციონირების სისტემა. იგი შედგება 24 თანამგზავრისგან, რომლებიც გადასცემენ მათ კოორდინატებსა და დროს. ნებისმიერ GPS მიმღებს შეუძლია მათთან დაკავშირება და მაუწყებლობის დროის შედარება. განსხვავება მომხმარებელს საშუალებას აძლევს განსაზღვროს მათი მდებარეობა. ეს საათები რომ არ იყოს ძალიან ზუსტი, მაშინ GPS სისტემა არაპრაქტიკული და არასანდო იქნებოდა.
სრულყოფილების ზღვარი
ტექნოლოგიებისა და ატომური საათების განვითარებასთან ერთად შესამჩნევი გახდა სამყაროს უზუსტობები. დედამიწა არათანაბრად მოძრაობს, რაც იწვევს წლებისა და დღეების ხანგრძლივობის შემთხვევით ცვალებადობას. წარსულში, ეს ცვლილებები შეუმჩნეველი დარჩებოდა, რადგან დროის გაზომვის ხელსაწყოები ძალიან არაზუსტი იყო. თუმცა, მკვლევართა და მეცნიერთა იმედგაცრუების გამო, ატომური საათების დრო უნდა დარეგულირდეს რეალურ სამყაროში არსებული ანომალიების კომპენსაციისთვის. ისინი საოცარი ინსტრუმენტებია, რომლებიც ხელს უწყობენ თანამედროვე ტექნოლოგიების წინსვლას, მაგრამ მათი ბრწყინვალება შემოიფარგლება ბუნების მიერ დადგენილი საზღვრებით.
ატომური საათი
თუ კვარცის საათების სიზუსტეს შევაფასებთ მათი მოკლევადიანი მდგრადობის თვალსაზრისით, მაშინ უნდა ითქვას, რომ ეს სიზუსტე ბევრად აღემატება ქანქარის საათებს, რომლებიც, თუმცა, უფრო მაღალ სტაბილურობას აჩვენებენ გრძელვადიანი გაზომვების დროს. კვარცის საათებში არარეგულარული მოძრაობა გამოწვეულია კვარცის შიდა სტრუქტურის ცვლილებებით და ელექტრონული სისტემების არასტაბილურობით.
სიხშირის არასტაბილურობის მთავარი წყაროა კვარცის ბროლის დაბერება, რომელიც სინქრონიზებს ოსცილატორის სიხშირეს. მართალია, გაზომვებმა აჩვენა, რომ ბროლის დაბერება, რომელსაც თან ახლავს სიხშირის ზრდა, ხდება დიდი რყევებისა და უეცარი ცვლილებების გარეშე. მიუხედავად იმისა. ეს დაბერება აფერხებს კვარცის საათის სწორ მუშაობას და კარნახობს რეგულარული მონიტორინგის საჭიროებას სხვა მოწყობილობის მიერ ოსცილატორით, რომელსაც აქვს სტაბილური, უცვლელი სიხშირის პასუხი.
მეორე მსოფლიო ომის შემდეგ მიკროტალღური სპექტროსკოპიის სწრაფმა განვითარებამ გახსნა ახალი შესაძლებლობები დროის ზუსტი გაზომვისთვის შესაფერისი სპექტრული ხაზების შესაბამისი სიხშირეების საშუალებით. ამ სიხშირეებმა, რომლებიც შეიძლება ჩაითვალოს სიხშირის სტანდარტებად, განაპირობა კვანტური ოსცილატორის დროის სტანდარტად გამოყენების იდეა.
ეს გადაწყვეტილება იყო ისტორიული შემობრუნება ქრონომეტრიის ისტორიაში, რადგან ის ნიშნავდა დროის ადრე მოქმედი ასტრონომიული ერთეულის შეცვლას დროის ახალი კვანტური ერთეულით. დროის ეს ახალი ერთეული დაინერგა, როგორც სპეციალურად შერჩეული ნივთიერების მოლეკულების ენერგეტიკულ დონეებს შორის ზუსტად განსაზღვრული გადასვლების გამოსხივების პერიოდი. ომისშემდგომი წლების ადრეულ წლებში ამ პრობლემის ინტენსიური გამოკვლევის შემდეგ, შესაძლებელი გახდა მოწყობილობის აგება, რომელიც მუშაობდა მიკროტალღური ენერგიის კონტროლირებადი შთანთქმის პრინციპით თხევადი ამიაკით ძალიან დაბალი წნევით. ამასთან, შთანთქმის ელემენტით აღჭურვილი მოწყობილობით პირველმა ექსპერიმენტებმა არ მისცა მოსალოდნელი შედეგი, რადგან მოლეკულების ურთიერთშეჯახებით გამოწვეული შთანთქმის ხაზის გაფართოებამ გაართულა თავად კვანტური გადასვლის სიხშირის დადგენა. მხოლოდ თავისუფლად მფრინავი ამიაკის მოლეკულების ვიწრო სხივის მეთოდით სსრკ ა.მ. პროხოროვი და ნ.გ. ბასოვმა და აშშ-ში თაუნსმა კოლუმბიის უნივერსიტეტიდან მოახერხეს მნიშვნელოვნად შეამცირეს მოლეკულების ურთიერთშეჯახების ალბათობა და პრაქტიკულად აღმოფხვრა სპექტრული ხაზის გაფართოება. ამ პირობებში ამიაკის მოლეკულებს უკვე შეეძლოთ ატომური გენერატორის როლი. მოლეკულების ვიწრო სხივი, რომელიც გამოშვებულია საქშენის მეშვეობით ვაკუუმ სივრცეში, გადის არაერთგვაროვან ელექტროსტატიკურ ველში, რომელშიც მოლეკულები განცალკევებულია. უფრო მაღალ კვანტურ მდგომარეობაში მყოფი მოლეკულები მიმართული იყო მორგებული რეზონატორისკენ, სადაც მათ გამოუშვეს ელექტრომაგნიტური ენერგია მუდმივი სიხშირით 23,870,128,825 ჰც. შემდეგ ეს სიხშირე შედარებულია კვარცის ოსცილატორის სიხშირესთან, რომელიც შედის ატომური საათის წრეში. ამ პრინციპზე აშენდა პირველი კვანტური გენერატორი, ამიაკის მასერი (მიკროტალღური გაძლიერება გამოსხივების სტიმულირებული გამოსხივებით).
ნ.გ. ბასოვი, ა.მ. ამ სამუშაოსთვის პროხოროვმა და თაუნსმა 1964 წელს მიიღეს ნობელის პრემია ფიზიკაში.
მეცნიერებმა შვეიცარიიდან, იაპონიიდან, გერმანიიდან, დიდი ბრიტანეთიდან, საფრანგეთიდან და, ბოლოს და ბოლოს, ჩეხოსლოვაკიიდან ასევე შეისწავლეს ამიაკის მასერების სიხშირის სტაბილურობა. 1968-1979 წლებში. ჩეხოსლოვაკიის მეცნიერებათა აკადემიის რადიოინჟინერიისა და ელექტრონიკის ინსტიტუტში აშენდა და საცდელ ექსპლუატაციაში შევიდა რამდენიმე ამიაკის მასერი, რომელიც ემსახურებოდა სიხშირის სტანდარტებს ჩეხოსლოვაკიის წარმოების ატომურ საათებში ზუსტი დროის შესანახად. მათ მიაღწიეს 10-10 რიგის სიხშირის სტაბილურობას, რაც შეესაბამება დღიურ ვარიაციებს წამის 20 მემილიონედს.
ამჟამად ატომური სიხშირისა და დროის სტანდარტები ძირითადად გამოიყენება ორი ძირითადი მიზნისთვის - დროის გასაზომად და ბაზალური სიხშირის სტანდარტების დაკალიბრებისა და მონიტორინგისთვის. ორივე შემთხვევაში, კვარცის საათის გენერატორის სიხშირე შედარებულია ატომური სტანდარტის სიხშირესთან.
დროის გაზომვისას რეგულარულად ადარებენ ატომური სტანდარტის სიხშირეს და ბროლის საათის გენერატორის სიხშირეს და გამოვლენილი გადახრების საფუძველზე განისაზღვრება წრფივი ინტერპოლაცია და საშუალო დროის კორექტირება. ჭეშმარიტი დრო მაშინ მიიღება კვარცის საათის ჩვენებების ჯამიდან და ამ დროის საშუალო კორექტირებიდან. ამ შემთხვევაში, ინტერპოლაციის შედეგად წარმოქმნილი შეცდომა განისაზღვრება კვარცის საათის ბროლის დაბერების ბუნებით.
ატომური დროის სტანდარტებით მიღწეული განსაკუთრებული შედეგები, მხოლოდ 1 წმ შეცდომით ათას წელიწადში, იყო მიზეზი იმისა, რომ დროის ერთეულის ახალი განმარტება იქნა მოცემული წონისა და ზომების მეცამეტე გენერალურ კონფერენციაზე, რომელიც გაიმართა პარიზში 1967 წლის ოქტომბერში. - ატომური წამი, რომელიც ახლა განისაზღვრა, როგორც ცეზიუმ-133 ატომის გამოსხივების 9,192,631,770 რხევა.
როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, კვარცის ბროლის დაბერებისას კვარცის ოსცილატორის რხევის სიხშირე თანდათან იზრდება და კვარცის და ატომური ოსცილატორის სიხშირეებს შორის განსხვავება მუდმივად იზრდება. თუ ბროლის დაბერების მრუდი სწორია, მაშინ საკმარისია კვარცის ვიბრაციების გამოსწორება მხოლოდ პერიოდულად, სულ მცირე, რამდენიმე დღის ინტერვალით. ამგვარად, ატომური ოსცილატორი არ საჭიროებს მუდმივად დაკავშირებას კვარცის საათის სისტემასთან, რაც ძალიან მომგებიანია, რადგან საზომ სისტემაში ჩარევის გავლენის შეღწევა შეზღუდულია.
შვეიცარიული ატომური საათი ორი ამიაკის მოლეკულური ოსცილატორით, რომელიც აჩვენეს ბრიუსელში მსოფლიო გამოფენაზე 1958 წელს, მიაღწია წამის ას მეათასედს დღეში, რაც დაახლოებით ათასჯერ უფრო ზუსტია ვიდრე ზუსტი ქანქარიანი საათები. ეს სიზუსტე უკვე იძლევა დედამიწის ღერძის ბრუნვის სიჩქარის პერიოდული არასტაბილურობის შესწავლას. გრაფიკი ნახ. 39, რომელიც წარმოადგენს ქრონომეტრიული ინსტრუმენტების ისტორიული განვითარებისა და დროის გაზომვის მეთოდების გაუმჯობესების ერთგვარ ასახვას, გვიჩვენებს, თუ როგორ, თითქმის სასწაულებრივად, გაიზარდა დროის გაზომვის სიზუსტე რამდენიმე საუკუნის განმავლობაში. მხოლოდ ბოლო 300 წლის განმავლობაში ეს სიზუსტე 100000-ჯერ გაიზარდა.
ბრინჯი. 39.ქრონომეტრიული ინსტრუმენტების სიზუსტე 1930 წლიდან 1950 წლამდე პერიოდში.
ქიმიკოსმა რობერტ ვილჰელმ ბუნსენმა (1811-1899) პირველმა აღმოაჩინა ცეზიუმი, რომლის ატომებს, სათანადოდ შერჩეულ პირობებში, შეუძლიათ ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შთანთქმა დაახლოებით 9192 MHz სიხშირით. ეს თვისება გამოიყენეს შერვუდმა და მაკკრაკენმა პირველი ცეზიუმის სხივის რეზონატორის შესაქმნელად. მალევე, ლ. ესენმა, ინგლისის ეროვნულ ფიზიკურ ლაბორატორიაში მომუშავე, თავისი ძალისხმევა მიმართა ცეზიუმის რეზონატორის პრაქტიკულ გამოყენებას სიხშირეებისა და დროის გასაზომად. შეერთებული შტატების ნეველის ობსერვატორიის ასტრონომიულ ჯგუფთან თანამშრომლობით მან უკვე 1955-1958 წწ. დაადგინა ცეზიუმის კვანტური გადასვლის სიხშირე 9,192,631,770 ჰც-ზე და დაუკავშირა ეფემერის წამის იმდროინდელ განმარტებას, რამაც გაცილებით მოგვიანებით, როგორც ზემოთ აღინიშნა, განაპირობა დროის ერთეულის ახალი განმარტების დადგენა. შემდეგი ცეზიუმის რეზონატორები აშენდა კანადის ეროვნულ კვლევით საბჭოში, ოტავაში, შვეიცარიის des Researches Horlogeres ლაბორატორიაში ნეშატელში და ა. ამერიკული კომპანია National Company Walden“ მასაჩუსეტში.
ატომური საათების სირთულე ვარაუდობს, რომ ატომური ოსცილატორების გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ დიდი საზომი მოწყობილობების გამოყენებით შესრულებული დროის ლაბორატორიული გაზომვის სფეროში. ფაქტობრივად, ასე იყო ბოლო დრომდე. თუმცა მინიატურიზაციამ ამ სფეროშიც შეაღწია. ცნობილმა იაპონურმა კომპანია Seiko-Hattori-მ, რომელიც აწარმოებს კომპლექსურ ქრონოგრაფებს ბროლის ოსცილატორებით, შესთავაზა პირველი ატომური მაჯის საათი, რომელიც კვლავ დამზადებულია ამერიკულ კომპანია McDonnell Douglas Astronautics Company-თან თანამშრომლობით. ეს კომპანია ასევე აწარმოებს მინიატურულ საწვავის უჯრედს, რომელიც ენერგიის წყაროა აღნიშნული საათებისთვის. ელექტრული ენერგია ამ ელემენტში, რომლის ზომაა 13? 6,4 მმ წარმოქმნის რადიოიზოტოპს პრომეთიუმ-147; ამ ელემენტის მომსახურების ვადა ხუთი წელია. საათის კორპუსი, დამზადებული ტანტალისა და უჟანგავი ფოლადისგან, არის საკმარისი დაცვა ელემენტის გარემოში გამოსხივებული ბეტა სხივებისგან.
ასტრონომიული გაზომვები, პლანეტების მოძრაობის შესწავლა სივრცეში და სხვადასხვა რადიო ასტრონომიის კვლევები ახლა შეუძლებელია ზუსტი დროის ცოდნის გარეშე. ასეთ შემთხვევებში კვარცის ან ატომური საათებისგან მოთხოვნილი სიზუსტე წამის მემილიონედში იცვლება. მიწოდებული დროის ინფორმაციის მზარდი სიზუსტით, გაიზარდა საათის სინქრონიზაციის პრობლემები. მოკლე და გრძელ ტალღებზე რადიოგადამცემი დროის სიგნალების ოდესღაც სრულიად დამაკმაყოფილებელი მეთოდი არასაკმარისად ზუსტი აღმოჩნდა ერთმანეთთან ახლოს მდებარე ორი დროის აღრიცხვის მოწყობილობის სინქრონიზაციისთვის 0,001 წმ-ზე მეტი სიზუსტით და ახლა სიზუსტის ეს ხარისხიც კი არ არის. უფრო დამაკმაყოფილებელი.
ერთ-ერთი შესაძლო გამოსავალი - დამხმარე საათების ტრანსპორტირება შედარებითი გაზომვების ადგილზე - უზრუნველყოფილი იყო ელექტრონული ელემენტების მინიატურიზაციამ. 60-იანი წლების დასაწყისში აშენდა სპეციალური კვარცის და ატომური საათები, რომელთა ტრანსპორტირება შესაძლებელი იყო თვითმფრინავებით. მათი ტრანსპორტირება შეიძლებოდა ასტრონომიულ ლაბორატორიებს შორის და ამავდროულად ისინი აწვდიდნენ დროის ინფორმაციას წამის მემილიონედი სიზუსტით. მაგალითად, როდესაც 1967 წელს კალიფორნიული კომპანია Hewlett-Packard-ის მიერ წარმოებული მინიატურული ცეზიუმის საათები კონტინენტური ტრანსპორტით იქნა გადატანილი, ამ მოწყობილობამ გაიარა 53 ლაბორატორია მთელს მსოფლიოში (ისიც იყო ჩეხოსლოვაკიაში) და მისი დახმარებით ადგილობრივი საათების სინქრონიზაცია მოხდა სიზუსტით. 0,1 μs (0,0000001 წმ).
საკომუნიკაციო თანამგზავრები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიკროწამში დროის შედარებისთვის. 1962 წელს ეს მეთოდი გამოიყენეს დიდმა ბრიტანეთმა და ამერიკის შეერთებულმა შტატებმა ტელესტარის თანამგზავრის მეშვეობით დროის სიგნალის გადაცემით. გაცილებით უფრო ხელსაყრელი შედეგები დაბალ ფასად, თუმცა, მიღწეული იყო სიგნალების გადაცემით სატელევიზიო ტექნოლოგიის გამოყენებით.
ზუსტი დროისა და სიხშირის გადაცემის ეს მეთოდი სატელევიზიო საათის იმპულსების გამოყენებით შეიქმნა და განვითარდა ჩეხოსლოვაკიის სამეცნიერო დაწესებულებებში. დროის ინფორმაციის დამხმარე მატარებელია აქ სინქრონიზებული ვიდეო პულსი, რომელიც არანაირად არ უშლის ხელს სატელევიზიო პროგრამის გადაცემას. ამ შემთხვევაში, არ არის საჭირო დამატებითი იმპულსების შეყვანა სატელევიზიო გამოსახულების სიგნალში.
ამ მეთოდის გამოყენების პირობაა, რომ ერთი და იგივე სატელევიზიო პროგრამის მიღება შესაძლებელია საათების შედარების ადგილებზე. შედარებული საათები წინასწარ არის მორგებული რამდენიმე მილიწამის სიზუსტით და შემდეგ გაზომვა უნდა განხორციელდეს ყველა საზომ სადგურზე ერთდროულად. გარდა ამისა, აუცილებელია იცოდეთ დროის სხვაობა, რომელიც საჭიროა სინქრონიზაციის იმპულსების გადასაცემად საერთო წყაროდან, რომელიც არის სატელევიზიო სინქრონიზატორი, მიმღებამდე საათების შედარების ადგილას.
წიგნიდან როგორ აღმოაჩინეს ადამიანებმა თავიანთი მიწა ავტორი ტომილინი ანატოლი ნიკოლაევიჩიმეორე თაობის ბირთვული ყინულმჭრელი ყინულისმტვრევის ფლოტის ფლაგმანის - ატომური ყინულმჭრელი „ლენინის“ შემდეგ, ლენინგრადში აშენდა კიდევ სამი ბირთვული ყინულმჭრელი, ატომური გმირები. მათ მეორე თაობის ყინულმჭრელებს უწოდებენ. რას ნიშნავს ეს? ალბათ, პირველ რიგში, ახლის შექმნისას
წიგნიდან იმპერიის გატეხილი ხმალი ავტორი კალაშნიკოვი მაქსიმთავი 14 არწივების შეწყვეტილი ფრენა. რუსული კრეისერები - მძიმე, ბირთვული, რაკეტები... 1 ჩვენ არ ვქმნით ამ წიგნს, როგორც გლოვას დაკარგული სიდიადეზე. მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ ათობით გვერდი, რომელიც ასახავს ოდესღაც დიდი ფლოტის ამჟამინდელ (დაწერილი 1996 წელს) მდგომარეობას.
წიგნიდან მეორე მსოფლიო ომი ბივორ ენტონის მიერთავი 50 ატომური ბომბები და იაპონიის დამარცხება 1945 წლის მაისი–სექტემბერი 1945 წლის მაისში გერმანიის ჩაბარების დროისთვის, ჩინეთში იაპონურმა ჯარებმა მიიღეს ბრძანება ტოკიოდან, დაეწყოთ გაყვანა აღმოსავლეთ სანაპიროზე. იაპონელების დროს ჩიანგ კაი-შეკის ნაციონალისტური ჯარები სასტიკად დაარტყეს
ავტორიმზის საათი უდავოდ, ყველაზე გავრცელებული ქრონომეტრიული მოწყობილობა იყო მზის საათი, რომელიც ეფუძნება მზის აშკარა ყოველდღიურ და ზოგჯერ წლიურ მოძრაობას. ასეთი საათები გამოჩნდა არა უადრეს, ვიდრე ადამიანმა გააცნობიერა ჩრდილის სიგრძესა და პოზიციას შორის კავშირი
წიგნიდან მეცნიერების სხვა ისტორია. არისტოტელედან ნიუტონამდე ავტორი კალუჟნი დიმიტრი ვიტალიევიჩიწყლის საათები მზის საათები იყო მარტივი და საიმედო დროის მაჩვენებელი, მაგრამ განიცდიდა სერიოზულ ნაკლოვანებებს: მათი მოქმედება დამოკიდებული იყო ამინდზე და შემოიფარგლებოდა მზის ამოსვლასა და ჩასვლას შორის დროით. ეჭვგარეშეა, რომ ამის გამო მეცნიერებმა დაიწყეს სხვათა ძებნა
წიგნიდან მეცნიერების სხვა ისტორია. არისტოტელედან ნიუტონამდე ავტორი კალუჟნი დიმიტრი ვიტალიევიჩიცეცხლოვანი საათები მზის და წყლის საათების გარდა XIII საუკუნის დასაწყისიდან გაჩნდა პირველი ცეცხლის ან სანთლის საათებიც. ეს არის თხელი სანთლები დაახლოებით ერთი მეტრის სიგრძის მასშტაბით დაბეჭდილი მთელ სიგრძეზე. შედარებით ზუსტად აჩვენებდნენ დროს და ღამით ეკლესიის სახლებსაც ანათებდნენ და
წიგნიდან მეცნიერების სხვა ისტორია. არისტოტელედან ნიუტონამდე ავტორი კალუჟნი დიმიტრი ვიტალიევიჩიქვიშის საათი პირველი ქვიშის საათის თარიღი ასევე უცნობია. მაგრამ ისინი, როგორც ნავთობის ნათურები, გამოჩნდნენ არა უადრეს გამჭვირვალე მინაზე. ითვლება, რომ დასავლეთ ევროპაში ქვიშის საათის შესახებ მხოლოდ შუა საუკუნეების ბოლოს შეიტყვეს; ერთ-ერთი უძველესი ნახსენები
წიგნიდან ნადირობა ატომურ ბომბზე: KGB ფაილი No13,676 ავტორი ჩიკოვი ვლადიმერ მატვეევიჩი3. როგორ იბადებიან ატომური ჯაშუშები
წიგნიდან საკურა და მუხა (კრებული) ავტორი ოვჩინიკოვი ვსევოლოდ ვლადიმიროვიჩისაათი ხელების გარეშე „საზოგადოების მემკვიდრეები, რომელმაც ძალიან ბევრი ინვესტიცია მოახდინა იმპერიაში; ადამიანები, რომლებიც გარშემორტყმული არიან დნობის მემკვიდრეობის დანგრეული ნაშთებით, მათ ვერ აიძულეს თავი, კრიზისის მომენტში, მიატოვონ წარსულის მოგონებები და შეცვალონ მოძველებული ცხოვრების წესი. ნახვამდის სახე
წიგნიდან მეორე მსოფლიო ომი: შეცდომები, შეცდომები, დანაკარგები დეიტონ ლენის მიერ20. სიბნელის საათები ვიმღეროთ სიმღერა ახალგაზრდა მფრინავებზე, რომ არა ომი, ისინი სკოლის მერხთან ისხდნენ. 55-ე ესკადრის RAF-ის სიმღერა, რომელიც დაიწერა დაახლოებით 1918 წელს ბრიტანელმა მებრძოლებმა გაიმარჯვეს ბრიტანეთის ბრძოლაში, მაგრამ გამანადგურებელმა თვითმფრინავებმა დაზარალდნენ.
წიგნიდან კეთილშობილთა კლასის ყოველდღიური ცხოვრება ეკატერინეს ოქროს ხანაში ავტორი ელისეევა ოლგა იგორევნადილის საათებში თავად იმპერატრიცა აანთო ბუხარი, აანთო სანთლები და ნათურა და დაჯდა თავის მაგიდასთან სარკისებურ კაბინეტში - დღის პირველი საათები დაეთმო მის პირად ლიტერატურულ სავარჯიშოებს. ერთხელ მან გრიბოვსკის უთხრა, რომ "ერთ დღეს ვერ გაძლებ, რომ არ მოგეწონო".
წიგნიდან დიდი გამარჯვება შორეულ აღმოსავლეთში. 1945 წლის აგვისტო: ტრანსბაიკალიიდან კორეამდე [რედაქტირება] ავტორი ალექსანდროვი ანატოლი ანდრეევიჩითავი VII ამერიკის ატომური დარტყმები 1 აპრილი 25 აპრილი განსაკუთრებით შესამჩნევი აღმოჩნდა ორივე მოსაუბრესთვის. ომის მდივანი სტიმსონი ამ მოხსენებისთვის მომზადებული იყო თვის დასაწყისიდან, მაგრამ პრეზიდენტ რუზველტის უეცარმა გარდაცვალებამ შეაფერხა მაღალი თანამდებობის პირების საკონტაქტო განრიგი.
წიგნიდან რუსული ამერიკა ავტორი ბურლაკი ვადიმ ნიკლასოვიჩიდასვენების საათებში ბარანოვი განთქმული იყო სტუმართმოყვარეობითა და ქეიფების მასპინძლობის სიყვარულით. ამას იხსენებდნენ რუსები, ადგილობრივები და უცხოელი მეზღვაურები. კოლონიის შიმშილობის დროსაც კი, მან იპოვა შესაძლებლობა, მოეპყრა მოწვეული და შემთხვევითი სტუმრები
რამზესის ეგვიპტე წიგნიდან მონტე პიერის მიერIV. საათი ეგვიპტელებმა წელი დაყვეს თორმეტ თვედ და იმავე გზით დაყვეს დღე თორმეტ საათად და ღამე თორმეტად. ნაკლებად სავარაუდოა, რომ მათ საათი დაყვეს დროის მცირე პერიოდებად. სიტყვა "at", რომელიც ითარგმნება როგორც "მომენტი", არ აქვს სპეციფიკა
წიგნიდან მსოფლიოს უდიდესი ჯაშუშები უაიტონ ჩარლზის მიერთავი 12 „ატომური“ ჯაშუშები 1945 წლის 16 ივლისის გამთენიისას, როდესაც ჩერჩილი, ტრუმენი და სტალინი შეიკრიბნენ ბერლინში პოტსდამის კონფერენციაზე, პირველი ატომური ბომბი აფეთქდა ალამოგორდოს უდაბნოში, ნიუ-მექსიკო. ბორცვებზე, აფეთქების ადგილიდან ოცი მილის დაშორებით, მდებარეობდა
წიგნიდან რუსი მკვლევარები - რუსეთის დიდება და სიამაყე ავტორი გლაზირინი მაქსიმ იურიევიჩიატომური რეაქტორები და ელექტრონული კრისტალები კონსტანტინე ჩილოვსკი (დ. 1881), რუსი ინჟინერი, გამომგონებელი. მან გამოიგონა წყალქვეშა ნავების აღმოსაჩენი მოწყობილობა, რომელიც ფართოდ გამოიყენებოდა პირველი მსოფლიო ომის დროს (1914–1918). გამოგონებისთვის დაჯილდოვდა საფრანგეთის ორდენით.
სენსაცია გავრცელდა მთელს სამეცნიერო სამყაროში - დრო აორთქლდება ჩვენი სამყაროდან! ჯერჯერობით ეს მხოლოდ ესპანელი ასტროფიზიკოსების ჰიპოთეზაა. მაგრამ ის ფაქტი, რომ დედამიწაზე და კოსმოსში დროის დინება განსხვავებულია, მეცნიერებმა უკვე დაამტკიცეს. დრო უფრო ნელა მიედინება გრავიტაციის გავლენის ქვეშ და აჩქარებს პლანეტას შორს. მიწიერი და კოსმოსური დროის სინქრონიზაციის ამოცანა შესრულებულია წყალბადის სიხშირის სტანდარტებით, რომლებსაც ასევე უწოდებენ "ატომურ საათებს".
პირველი ატომური დრო ასტრონავტიკის გაჩენასთან ერთად გამოჩნდა 20-იანი წლების შუა ხანებში. დღესდღეობით ატომური საათები ყოველდღიურად იქცა მათგან: ციფრული კომუნიკაციები, GLONASS, ნავიგაცია და ტრანსპორტი მუშაობს მათი დახმარებით.
მობილური ტელეფონების მფლობელები ძლივს ფიქრობენ იმაზე, თუ რა რთული სამუშაო ტარდება სივრცეში დროის მკაცრი სინქრონიზაციისთვის და ჩვენ ვსაუბრობთ წამის მხოლოდ მემილიონედებზე.
ზუსტი დროის სტანდარტი ინახება მოსკოვის რეგიონში, ფიზიკურ-ტექნიკური და რადიოტექნიკური გაზომვების სამეცნიერო ინსტიტუტში. მსოფლიოში 450 ასეთი საათია.
რუსეთსა და შეერთებულ შტატებს აქვთ მონოპოლიები ატომურ საათებზე, მაგრამ აშშ-ში საათები მუშაობს ცეზიუმის საფუძველზე, რადიოაქტიური მეტალის, რომელიც ძალიან საზიანოა გარემოსთვის, ხოლო რუსეთში, წყალბადის ბაზაზე, უფრო უსაფრთხო, გამძლე მასალაზე.
ამ საათს არ აქვს ციფერბლატი და ხელი: ის ჰგავს იშვიათი და ძვირფასი ლითონების დიდ კასრს, რომელიც სავსეა უახლესი ტექნოლოგიებით - მაღალი სიზუსტის საზომი ხელსაწყოებითა და მოწყობილობებით ატომური სტანდარტებით. მათი შექმნის პროცესი ძალიან გრძელი, რთული და აბსოლუტური სტერილობის პირობებში მიმდინარეობს.
უკვე 4 წელია რუსულ თანამგზავრზე დაყენებული საათი ბნელ ენერგიას სწავლობს. ადამიანის სტანდარტებით, ისინი კარგავენ სიზუსტეს 1 წამით მრავალი მილიონი წლის განმავლობაში.
ძალიან მალე ატომური საათები დამონტაჟდება Spektr-M-ზე, კოსმოსურ ობსერვატორიაზე, რომელიც დაინახავს როგორ წარმოიქმნება ვარსკვლავები და ეგზოპლანეტები და გაიხედავს ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში შავი ხვრელის კიდეს მიღმა. მეცნიერთა აზრით, ამაზრზენი გრავიტაციის გამო აქ დრო ისე ნელა მიედინება, რომ თითქმის ჩერდება.
ტვიროსკოსმოსი
, გალილეო) შეუძლებელია ატომური საათის გარეშე. ატომური საათები ასევე გამოიყენება სატელიტური და ხმელეთის სატელეკომუნიკაციო სისტემებში, მათ შორის მობილური ტელეფონების საბაზო სადგურებში, საერთაშორისო და ეროვნული სტანდარტების ბიუროებში და დროის სერვისებში, რომლებიც პერიოდულად ავრცელებენ დროის სიგნალებს რადიოს საშუალებით.
საათის მოწყობილობა
საათი შედგება რამდენიმე ნაწილისგან:
- კვანტური დისკრიმინატორი,
- ელექტრონიკის კომპლექსი.
ეროვნული სიხშირის სტანდარტების ცენტრები
ბევრმა ქვეყანამ ჩამოაყალიბა დროისა და სიხშირის სტანდარტების ეროვნული ცენტრები:
- (VNIIFTRI), სოფელი მენდელეევო, მოსკოვის ოლქი;
- (NIST), ბოულდერი (აშშ, კოლორადო);
- მოწინავე ინდუსტრიული მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტი (AIST), ტოკიო (იაპონია);
- ფედერალური ფიზიკური და ტექნიკური სააგენტო (გერმანული)(PTB), ბრაუნშვაიგი (გერმანია);
- მეტროლოგიისა და ტესტირების ეროვნული ლაბორატორია (ფრანგული)(LNE), პარიზი (საფრანგეთი).
- დიდი ბრიტანეთის ეროვნული ფიზიკური ლაბორატორია (NPL), ლონდონი, დიდი ბრიტანეთი.
მეცნიერები სხვადასხვა ქვეყნიდან მუშაობენ ატომური საათების გასაუმჯობესებლად და მათზე დაფუძნებული პირველადი დროისა და სიხშირის სტანდარტების შესახებ, ასეთი საათების სიზუსტე სტაბილურად იზრდება. რუსეთში მიმდინარეობს ვრცელი კვლევა, რომელიც მიზნად ისახავს ატომური საათების მუშაობის გაუმჯობესებას.
ატომური საათების სახეები
ყველა ატომი (მოლეკულა) არ არის შესაფერისი ატომური საათის დისკრიმინატორად. შეირჩევა ატომები, რომლებიც არ არიან მგრძნობიარე სხვადასხვა გარე გავლენის მიმართ: მაგნიტური, ელექტრული და ელექტრომაგნიტური ველები. ასეთი ატომები არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სპექტრის ყველა დიაპაზონში. ესენია: კალციუმის, რუბიდიუმის, ცეზიუმის, სტრონციუმის ატომები, წყალბადის, იოდის, მეთანის, ოსმიუმის(VIII) ოქსიდის მოლეკულები და ა.შ. მთავარ (პირველად) სიხშირის სტანდარტად შეირჩა ცეზიუმის ატომის ჰიპერწვრილი გადასვლა. ყველა სხვა (მეორადი) სტანდარტის შესრულება შედარებულია ამ სტანდარტთან. ასეთი შედარების მიზნით ამჟამად გამოიყენება ე.წ ოპტიკური სავარცხლები. (ინგლისური)- ფართო სიხშირის სპექტრის გამოსხივება თანაბარი დისტანციური ხაზების სახით, რომელთა შორის მანძილი მიბმულია ატომური სიხშირის სტანდარტთან. ოპტიკური სავარცხლები იწარმოება რეჟიმით ჩაკეტილი ფემტოწამის ლაზერის და მიკროსტრუქტურული ოპტიკური ბოჭკოს გამოყენებით, რომელშიც სპექტრი გაფართოებულია ერთ ოქტავამდე.
2006 წელს ამერიკის სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის მკვლევარებმა, ჯიმ ბერგკვისტის ხელმძღვანელობით, შეიმუშავეს საათი, რომელიც მუშაობს ერთ ატომზე. ვერცხლისწყლის იონის ენერგეტიკულ დონეებს შორის გადასვლები წარმოქმნის ფოტონებს ხილულ დიაპაზონში, რომელთა სტაბილურობა 5-ჯერ აღემატება ცეზიუმ-133-ის მიკროტალღურ გამოსხივებას. ახალმა საათმა შეიძლება ასევე გამოიყენოს ფუნდამენტური ფიზიკური მუდმივების ცვლილებების დროზე დამოკიდებულების კვლევაში. 2015 წლის აპრილის მონაცემებით, ყველაზე ზუსტი ატომური საათები იყო ის, რაც შეიქმნა აშშ-ს სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის მიერ. შეცდომა იყო მხოლოდ ერთი წამი 15 მილიარდ წელიწადში. საათების ერთ-ერთი შესაძლო გამოყენება იყო რელატივისტური გეოდეზია, რომლის მთავარი იდეაა საათების ქსელის გამოყენება გრავიტაციულ სენსორებად, რაც ხელს შეუწყობს დედამიწის ფორმის წარმოუდგენლად დეტალური სამგანზომილებიანი გაზომვების განხორციელებას.
მიმდინარეობს კომპაქტური ატომური საათების აქტიური განვითარება ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოსაყენებლად (მაჯის საათები, მობილური მოწყობილობები). 2011 წლის დასაწყისში ამერიკული კომპანია სიმეტრიკომიგამოაცხადა მცირე ჩიპის ზომის ცეზიუმის ატომური საათის კომერციული გამოშვება. საათი მუშაობს მოსახლეობის თანმიმდევრული დაჭერის ეფექტის საფუძველზე. მათი სტაბილურობა არის 5 10 -11 საათში, წონა 35 გ, ენერგიის მოხმარება 115 მვტ.
შენიშვნები
- ატომური საათის სიზუსტის ახალი რეკორდი დამყარდა (განუსაზღვრელი)
