Ūdeņraža atompulkstenis. Kā darbojas atompulksteņi (5 foto). Kā darbojas atompulksteņi?
Atompulksteņi ir visprecīzākie laika mērīšanas instrumenti, kas pastāv mūsdienās, un kļūst arvien svarīgāki, attīstoties mūsdienu tehnoloģijām un kļūstot sarežģītākiem.
Darbības princips
Atompulksteņi saglabā precīzu laiku, nevis pateicoties radioaktīvajai sabrukšanai, kā varētu liecināt to nosaukums, bet gan izmantojot kodolu un to apkārtējo elektronu vibrācijas. To biežumu nosaka kodola masa, gravitācija un elektrostatiskais “balansētājs” starp pozitīvi lādētu kodolu un elektroniem. Tas ne visai atbilst parastajai pulksteņa kustībai. Atompulksteņi ir uzticamāki laika turētāji, jo to svārstības nemainās atkarībā no vides faktoriem, piemēram, mitruma, temperatūras vai spiediena.
Atompulksteņu evolūcija
Gadu gaitā zinātnieki ir sapratuši, ka atomiem ir rezonanses frekvences, kas saistītas ar katra spēju absorbēt un izstarot elektromagnētisko starojumu. 20. gadsimta 30. un 40. gados tika izstrādātas augstfrekvences sakaru un radara iekārtas, kas varēja saskarties ar atomu un molekulu rezonanses frekvencēm. Tas veicināja pulksteņa ideju.
Pirmos piemērus 1949. gadā uzbūvēja Nacionālais standartu un tehnoloģiju institūts (NIST). Kā vibrācijas avots tika izmantots amonjaks. Tomēr tie nebija daudz precīzāki par esošo laika standartu, un cēzijs tika izmantots nākamajā paaudzē.
Jauns standarts
Laika mērīšanas precizitātes izmaiņas bija tik lielas, ka 1967. gadā Vispārējā svaru un mēru konference definēja SI otro kā cēzija atoma 9 192 631 770 vibrācijas tā rezonanses frekvencē. Tas nozīmēja, ka laiks vairs nebija saistīts ar Zemes kustību. Pasaulē stabilākais atompulkstenis tika izveidots 1968. gadā un tika izmantots kā daļa no NIST laika uzskaites sistēmas līdz 90. gadiem.
Uzlabošanas automašīna
Viens no jaunākajiem sasniegumiem šajā jomā ir lāzerdzesēšana. Tas uzlaboja signāla un trokšņa attiecību un samazināja pulksteņa signāla nenoteiktību. Lai novietotu šo dzesēšanas sistēmu un citu aprīkojumu, ko izmanto cēzija pulksteņu uzlabošanai, būtu nepieciešama vieta dzelzceļa vagona izmēram, lai gan komerciālās versijas varētu ietilpt čemodānā. Viena no šīm laboratorijas iekārtām glabā laiku Boulderā, Kolorādo, un ir visprecīzākais pulkstenis uz Zemes. Viņi kļūdās tikai par 2 nanosekundēm dienā jeb 1 sekundi uz 1,4 miljoniem gadu.
Sarežģīta tehnoloģija
Šī milzīgā precizitāte ir sarežģīta ražošanas procesa rezultāts. Vispirms šķidro cēziju ievieto krāsnī un karsē, līdz tas pārvēršas gāzē. Metāla atomi lielā ātrumā iziet caur nelielu atveri krāsnī. Elektromagnēti liek tiem sadalīties atsevišķos staros ar dažādu enerģiju. Nepieciešamais stars iziet cauri U veida caurumam, un atomi tiek apstaroti ar mikroviļņu enerģiju ar frekvenci 9 192 631 770 Hz. Pateicoties tam, viņi ir satraukti un pāriet citā enerģijas stāvoklī. Pēc tam magnētiskais lauks filtrē citus atomu enerģijas stāvokļus.
Detektors reaģē uz cēziju un parāda maksimumu pie pareizās frekvences vērtības. Tas ir nepieciešams, lai konfigurētu kvarca oscilatoru, kas kontrolē pulksteņa mehānismu. Dalot tā frekvenci ar 9 192 631 770, tiek iegūts viens impulss sekundē.
Ne tikai cēzijs
Lai gan visizplatītākie atompulksteņi izmanto cēzija īpašības, ir arī citi veidi. Tie atšķiras ar izmantoto elementu un līdzekļiem enerģijas līmeņa izmaiņu noteikšanai. Citi materiāli ir ūdeņradis un rubīdijs. Ūdeņraža atompulksteņi darbojas līdzīgi kā cēzija pulksteņi, taču tiem ir nepieciešams konteiners ar sienām, kas izgatavotas no īpaša materiāla, kas neļauj atomiem pārāk ātri zaudēt enerģiju. Rubidium pulksteņi ir vienkāršākie un kompaktākie. Tajos stikla šūna, kas piepildīta ar rubīdija gāzi, maina gaismas absorbciju, pakļaujot to īpaši augstai frekvencei.
Kam vajadzīgs precīzs laiks?
Mūsdienās laiku var izmērīt ārkārtīgi precīzi, bet kāpēc tas ir svarīgi? Tas ir nepieciešams tādās sistēmās kā mobilie tālruņi, internets, GPS, aviācijas programmas un digitālā televīzija. No pirmā acu uzmetiena tas nav acīmredzams.
Piemērs tam, kā tiek izmantots precīzs laiks, ir pakešu sinhronizācijā. Tūkstošiem tālruņa zvanu iet caur vidējo sakaru līniju. Tas ir iespējams tikai tāpēc, ka saruna netiek pārraidīta pilnībā. Telekomunikāciju uzņēmums to sadala mazās paketēs un pat izlaiž daļu informācijas. Pēc tam tās iziet cauri līnijai kopā ar citu sarunu paketēm un tiek atjaunotas otrā galā, nesajaucoties. Telefona centrāles pulksteņa sistēma var noteikt, kuras paketes pieder konkrētajai sarunai pēc precīza informācijas nosūtīšanas laika.
GPS
Vēl viena precīza laika ieviešana ir globālā pozicionēšanas sistēma. Tas sastāv no 24 satelītiem, kas pārraida savas koordinātas un laiku. Jebkurš GPS uztvērējs var izveidot savienojumu ar tiem un salīdzināt apraides laikus. Atšķirība ļauj lietotājam noteikt savu atrašanās vietu. Ja šie pulksteņi nebūtu ļoti precīzi, tad GPS sistēma būtu nepraktiska un neuzticama.
Pilnības robeža
Attīstoties tehnoloģijām un atompulksteņiem, kļuva pamanāmas Visuma neprecizitātes. Zeme pārvietojas nevienmērīgi, izraisot nejaušas gadu un dienu garuma izmaiņas. Agrāk šīs izmaiņas būtu palikušas nepamanītas, jo laika mērīšanas rīki bija pārāk neprecīzi. Tomēr, pētnieku un zinātnieku neapmierinātībai, atompulksteņu laiks ir jāpielāgo, lai kompensētu reālās pasaules anomālijas. Tie ir pārsteidzoši rīki, kas palīdz attīstīt modernās tehnoloģijas, taču to izcilību ierobežo pašas dabas noteiktie ierobežojumi.
Atompulkstenis
Ja vērtējam kvarca pulksteņu precizitāti no to īstermiņa stabilitātes viedokļa, tad jāsaka, ka šī precizitāte ir daudz augstāka nekā svārsta pulksteņiem, kuri tomēr uzrāda lielāku stabilitāti ilgtermiņa mērījumu laikā. Kvarca pulksteņos neregulāru kustību izraisa izmaiņas kvarca iekšējā struktūrā un elektronisko sistēmu nestabilitāte.
Galvenais frekvences nestabilitātes avots ir kvarca kristāla novecošanās, kas sinhronizē oscilatora frekvenci. Tiesa, mērījumi ir parādījuši, ka kristāla novecošanās, ko pavada biežuma palielināšanās, notiek bez lielām svārstībām un pēkšņām izmaiņām. Neskatoties uz. Šī novecošana pasliktina pareizu kvarca pulksteņa darbību un nosaka nepieciešamību regulāri uzraudzīt citu ierīci ar oscilatoru, kam ir stabila, nemainīga frekvences reakcija.
Mikroviļņu spektroskopijas straujā attīstība pēc Otrā pasaules kara pavēra jaunas iespējas precīzai laika mērīšanai, izmantojot frekvences, kas atbilst piemērotām spektra līnijām. Šīs frekvences, kuras varētu uzskatīt par frekvenču standartiem, radīja ideju izmantot kvantu oscilatoru kā laika standartu.
Šis lēmums bija vēsturisks pavērsiens hronometrijas vēsturē, jo tas nozīmēja iepriekš spēkā esošās astronomiskās laika vienības aizstāšanu ar jaunu kvantu laika vienību. Šī jaunā laika vienība tika ieviesta kā precīzi definētu pāreju starojuma periods starp dažu īpaši atlasītu vielu molekulu enerģijas līmeņiem. Pēc intensīvas šīs problēmas izpētes agrīnajos pēckara gados izdevās uzbūvēt ierīci, kas darbojas pēc kontrolētas mikroviļņu enerģijas absorbcijas principa šķidrā amonjakā pie ļoti zema spiediena. Tomēr pirmie eksperimenti ar ierīci, kas aprīkota ar absorbcijas elementu, nedeva gaidītos rezultātus, jo absorbcijas līnijas paplašināšanās, ko izraisīja savstarpējās molekulu sadursmes, apgrūtināja pašas kvantu pārejas frekvences noteikšanu. Tikai ar šaura brīvi lidojošu amonjaka molekulu kūļa metodi PSRS A.M. Prohorovs un N.G. Basovam un ASV Taunsam no Kolumbijas universitātes izdevās būtiski samazināt molekulu savstarpējās sadursmes iespējamību un praktiski novērst spektrālās līnijas paplašināšanos. Šādos apstākļos amonjaka molekulas jau varētu spēlēt atomu ģeneratora lomu. Šaurs molekulu stars, kas caur sprauslu tiek izlaists vakuuma telpā, iet caur nevienmērīgu elektrostatisko lauku, kurā molekulas tiek atdalītas. Molekulas augstākā kvantu stāvoklī tika novirzītas uz noregulētu rezonatoru, kur tās atbrīvoja elektromagnētisko enerģiju nemainīgā frekvencē 23 870 128 825 Hz. Pēc tam šo frekvenci salīdzina ar atomu pulksteņa ķēdē iekļautā kvarca oscilatora frekvenci. Pirmais kvantu ģenerators, amonjaka mazers (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation), tika uzbūvēts uz šī principa.
N.G. Basovs, A.M. Par šo darbu Prohorovs un Taunss 1964. gadā saņēma Nobela prēmiju fizikā.
Amonjaka maseru frekvences stabilitāti pētīja arī zinātnieki no Šveices, Japānas, Vācijas, Lielbritānijas, Francijas un, visbeidzot, Čehoslovākijas. Laikā no 1968.-1979. Čehoslovākijas Zinātņu akadēmijas Radiotehnikas un elektronikas institūtā tika uzbūvēti un izmēģinājuma ekspluatācijā nodoti vairāki amonjaka mazeri, kas kalpoja par frekvenču etaloniem precīza laika glabāšanai Čehoslovākijā ražotajos atompulksteņos. Viņi sasniedza frekvences stabilitāti aptuveni 10–10, kas atbilst ikdienas svārstībām par 20 miljonajām sekundes.
Pašlaik atomu frekvences un laika standarti tiek izmantoti galvenokārt diviem galvenajiem mērķiem - laika mērīšanai un bāzes frekvences standartu kalibrēšanai un uzraudzībai. Abos gadījumos kvarca pulksteņa ģeneratora frekvenci salīdzina ar atomu standarta frekvenci.
Mērot laiku, regulāri tiek salīdzināta atomstandarta frekvence un kristāla pulksteņa ģeneratora frekvence, un, pamatojoties uz konstatētajām novirzēm, tiek noteikta lineārā interpolācija un vidējā laika korekcija. Pēc tam patieso laiku iegūst no kvarca pulksteņa rādījumu summas un šīs vidējās laika korekcijas. Šajā gadījumā kļūdu, kas rodas no interpolācijas, nosaka kvarca pulksteņa kristāla novecošanās raksturs.
Izcilie rezultāti, kas sasniegti ar atomu laika standartiem, ar kļūdu tikai 1 s uz tūkstoš gadiem, bija iemesls, kāpēc trīspadsmitajā Ģenerālajā svaru un mēru konferencē, kas notika Parīzē 1967. gada oktobrī, tika dota jauna laika vienības definīcija. - atomu sekunde, kas tagad tika definēta kā cēzija-133 atoma starojuma 9 192 631 770 svārstības.
Kā mēs norādījām iepriekš, kvarca kristālam novecojot, kvarca oscilatora svārstību frekvence pakāpeniski palielinās un starpība starp kvarca un atomu oscilatora frekvencēm nepārtraukti palielinās. Ja kristāla novecošanas līkne ir pareiza, tad pietiek tikai periodiski koriģēt kvarca vibrācijas, vismaz ar vairāku dienu intervālu. Tādā veidā atomu oscilators nav pastāvīgi jāsavieno ar kvarca pulksteņa sistēmu, kas ir ļoti izdevīgi, jo traucējošo ietekmju iekļūšana mērīšanas sistēmā ir ierobežota.
Šveices atompulkstenis ar diviem amonjaka molekulārajiem oscilatoriem, kas tika demonstrēts Pasaules izstādē Briselē 1958. gadā, sasniedza sekundes simttūkstošdaļu precizitāti dienā, kas ir aptuveni tūkstoš reižu precīzāka nekā precīzie svārsta pulksteņi. Šī precizitāte jau ļauj pētīt periodiskas nestabilitātes zemes ass griešanās ātrumā. Grafiks attēlā. 39, kas ir sava veida hronometrisko instrumentu vēsturiskās attīstības un laika mērīšanas metožu pilnveidošanas atainojums, parāda, kā gandrīz brīnumainā kārtā laika mērīšanas precizitāte ir pieaugusi vairāku gadsimtu laikā. Tikai pēdējo 300 gadu laikā šī precizitāte ir palielinājusies vairāk nekā 100 000 reižu.
Rīsi. 39. Hronometrisko instrumentu precizitāte laika posmā no 1930. līdz 1950. gadam.
Ķīmiķis Roberts Vilhelms Bunsens (1811-1899) bija pirmais, kurš atklāja cēziju, kura atomi pareizi izvēlētos apstākļos spēj absorbēt elektromagnētisko starojumu ar frekvenci aptuveni 9192 MHz. Šo īpašumu izmantoja Sherwood un McCracken, lai izveidotu pirmo cēzija staru rezonatoru. Drīz pēc tam L. Esens, strādājot Nacionālajā fizikālajā laboratorijā Anglijā, vērsa savus centienus uz praktisku cēzija rezonatora izmantošanu frekvenču un laika mērīšanai. Sadarbībā ar astronomisko grupu United States Nevel Observatory, viņš jau 1955.-1958. noteica cēzija kvantu pārejas frekvenci pie 9 192 631 770 Hz un saistīja to ar toreizējo efemerīda sekundes definīciju, kas daudz vēlāk, kā minēts iepriekš, noveda pie jaunas laika vienības definīcijas izveides. Sekojošie cēzija rezonatori tika konstruēti Kanādas Nacionālajā pētniecības padomē Otavā, Swiss des Researches Horlogeres laboratorijā Neišatelā uc Pirmo rūpnieciski ražoto atompulksteņu komerciālo tipu tirgū laida 1956. gadā ar nosaukumu Atomichron. Amerikāņu uzņēmums National Company Walden" Masačūsetsā.
Atompulksteņu sarežģītība liecina, ka atomu oscilatoru izmantošana ir iespējama tikai laboratorijas laika mērīšanas jomā, ko veic, izmantojot lielas mērierīces. Patiesībā tā tas bija vēl nesen. Tomēr miniaturizācija ir iekļuvusi arī šajā jomā. Slavenais japāņu uzņēmums Seiko-Hattori, kas ražo sarežģītus hronogrāfus ar kristāla oscilatoriem, piedāvāja pirmo atomu rokas pulksteni, kas atkal tapis sadarbībā ar amerikāņu kompāniju McDonnell Douglas Astronautics Company. Šis uzņēmums ražo arī miniatūru degvielas šūnu, kas ir minēto pulksteņu enerģijas avots. Elektriskā enerģija šajā elementā ir 13? 6,4 mm rada radioizotopu prometijs-147; Šī elementa kalpošanas laiks ir pieci gadi. Pulksteņa korpuss, kas izgatavots no tantala un nerūsējošā tērauda, ir pietiekama aizsardzība pret apkārtējā vidē izstarotajiem elementa beta stariem.
Astronomiskie mērījumi, planētu kustības izpēte kosmosā un dažādi radioastronomijas pētījumi tagad nevar iztikt bez precīza laika zināšanām. Šādos gadījumos no kvarca vai atompulksteņiem nepieciešamā precizitāte mainās sekundes miljondaļās. Pieaugot sniegtās laika informācijas precizitātei, pieauga pulksteņa sinhronizācijas problēmas. Kādreiz pilnīgi apmierinošā metode radio raidītajiem laika signāliem uz īsiem un gariem viļņiem izrādījās nepietiekami precīza, lai sinhronizētu divas tuvu viena otrai izvietotas hronometrāžas ierīces ar precizitāti, kas lielāka par 0,001 s, un tagad pat šāda precizitātes pakāpe ir nē. ilgāk apmierinošs.
Viens no iespējamiem risinājumiem - palīgpulksteņu transportēšana uz salīdzinošo mērījumu vietu - tika nodrošināta ar elektronisko elementu miniaturizāciju. 60. gadu sākumā tika uzbūvēti speciāli kvarca un atompulksteņi, kurus varēja pārvadāt lidmašīnās. Tos varēja pārvadāt starp astronomiskajām laboratorijām, un tajā pašā laikā tie sniedza informāciju par laiku ar vienas sekundes miljondaļas precizitāti. Piemēram, kad 1967. gadā Kalifornijas kompānijas Hewlett-Packard ražotie miniatūrie cēzija pulksteņi tika transportēti starpkontinentāli, šī iekārta izgāja cauri 53 laboratorijām visā pasaulē (tā bija arī Čehoslovākijā), un ar tās palīdzību vietējie pulksteņi tika sinhronizēti ar precizitāti. 0,1 μs (0,0000001 s).
Sakaru satelītus var izmantot arī mikrosekundes laika salīdzināšanai. 1962. gadā šo metodi izmantoja Lielbritānija un Amerikas Savienotās Valstis, raidot laika signālu caur Telestar satelītu. Tomēr daudz labvēlīgāki rezultāti par zemākām izmaksām tika sasniegti, pārraidot signālus, izmantojot televīzijas tehnoloģiju.
Šī metode precīza laika un frekvences pārraidīšanai, izmantojot televīzijas pulksteņa impulsus, tika izstrādāta un izstrādāta Čehoslovākijas zinātniskajās iestādēs. Laika informācijas palīgnesējs šeit ir sinhronizējošie video impulsi, kas nekādi netraucē televīzijas programmas pārraidi. Šajā gadījumā televīzijas attēla signālā nav jāievada papildu impulsi.
Šīs metodes izmantošanas nosacījums ir tāds, ka to pašu televīzijas programmu var uztvert salīdzināmo pulksteņu vietās. Salīdzināmie pulksteņi ir iepriekš noregulēti ar precizitāti līdz dažām milisekundēm, un pēc tam mērījumi jāveic visās mērīšanas stacijās vienlaicīgi. Turklāt ir jāzina laika starpība, kas nepieciešama, lai pārraidītu sinhronizācijas impulsus no kopēja avota, kas ir televīzijas sinhronizators, uz uztvērējiem salīdzināmo pulksteņu atrašanās vietā.
No grāmatas Kā cilvēki atklāja savu zemi autors Tomilins Anatolijs NikolajevičsOtrās paaudzes kodolledlauži Pēc ledlaužu flotes flagmaņa - kodolledlauza "Ļeņins" Ļeņingradā tika uzbūvēti vēl trīs kodolledlauzi, atomu varoņi. Tos sauc par otrās paaudzes ledlaužiem. Ko tas nozīmē?Varbūt, pirmkārt, veidojot jaunu
No grāmatas Broken Sword of the Empire autors Kalašņikovs Maksims14. NODAĻA PĀRTRAUKTS ĒGĻU LIDOJUMS. KRIEVIJAS KREIZERI - SMAGIE, KODOLLIKUMA, RAKETE... 1 Mēs neradām šo grāmatu kā žēlošanos par zaudēto diženumu. Lai gan mēs varam uzrakstīt desmitiem lappušu, kurās ir attēlots pašreizējais (rakstīts 1996. gadā) kādreizējās lielās flotes stāvoklis.
No grāmatas Otrais pasaules karš autors Bīvors Entonijs50. nodaļa Atombumbas un Japānas sakāve 1945. gada maijs–septembris Līdz tam laikam, kad Vācija padevās 1945. gada maijā, Japānas armijas Ķīnā saņēma pavēli no Tokijas sākt atkāpšanos uz austrumu krastu. Čian Kai-šeka nacionālistu karaspēks tika smagi sasists japāņu laikā
autorsSaules pulkstenis Neapšaubāmi, visizplatītākā hronometriskā ierīce bija saules pulkstenis, kas balstīts uz šķietamo Saules ikdienas un dažreiz ikgadējo kustību. Šādi pulksteņi parādījās ne agrāk, kā cilvēks saprata saistību starp ēnas garumu un novietojumu no tiem
No grāmatas Cita zinātnes vēsture. No Aristoteļa līdz Ņūtonam autors Kaļužnijs Dmitrijs VitāljevičsŪdens pulksteņi Saules pulksteņi bija vienkāršs un uzticams laika rādītājs, taču tiem bija daži nopietni trūkumi: to darbība bija atkarīga no laikapstākļiem un bija ierobežota līdz laikam starp saullēktu un saulrietu. Nav šaubu, ka tāpēc zinātnieki sāka meklēt citus
No grāmatas Cita zinātnes vēsture. No Aristoteļa līdz Ņūtonam autors Kaļužnijs Dmitrijs VitāljevičsUgunspulksteņi Līdzās saules un ūdens pulksteņiem no 13. gadsimta sākuma parādījās arī pirmie uguns jeb sveču pulksteņi. Tās ir apmēram metru garas plānas sveces, kurām visā garumā uzdrukāta skala. Viņi salīdzinoši precīzi rādīja laiku, un naktīs apgaismoja arī baznīcas mājas un
No grāmatas Cita zinātnes vēsture. No Aristoteļa līdz Ņūtonam autors Kaļužnijs Dmitrijs VitāljevičsSmilšu pulkstenis Nav zināms arī pirmā smilšu pulksteņa datums. Bet tie, tāpat kā eļļas lampas, parādījās ne agrāk kā caurspīdīgs stikls. Tiek uzskatīts, ka Rietumeiropā par smilšu pulksteni viņi uzzināja tikai viduslaiku beigās; viens no senākajiem pieminējumiem par
No grāmatas Atombumbas medības: VDK lieta Nr.13 676 autors Čikovs Vladimirs Matvejevičs3. Kā dzimst atomu spiegi
No grāmatas Sakura un ozols (kolekcija) autors Ovčiņņikovs Vsevolods VladimirovičsPulkstenis bez rādījumiem “Mantinieki sabiedrībai, kas pārāk daudz ieguldījusi impērijā; Cilvēkiem, kurus ieskauj kūstošā mantojuma sabrukušās paliekas, viņi krīzes brīdī nespēja pamest pagātnes atmiņas un mainīt savu novecojušo dzīvesveidu. Uz redzēšanos seja
No grāmatas Otrais pasaules karš: kļūdas, kļūdas, zaudējumi autors Dayton Len20. TUMSA STUNDAS Dziedāsim dziesmu par jaunajiem lidotājiem, Ja ne karš, viņi sēdētu skolas solā. 55. eskadras RAF dziesma, sarakstīta ap 1918. gadu. Britu iznīcinātāji uzvarēja Lielbritānijas kaujā, taču cieta iznīcinātāji.
No grāmatas Dižciltīgās šķiras ikdiena Katrīnas zelta laikmetā autors Elisejeva Olga IgorevnaRīta stundās pati ķeizariene aizdedzināja kamīnu, aizdedza sveces un lampu un apsēdās pie sava rakstāmgalda spoguļotajā kabinetā - pirmās dienas stundas bija veltītas viņas personīgajiem literārajiem vingrinājumiem. Viņa reiz teica Gribovskim, ka "jūs nevarat iztikt nevienu dienu bez urinēšanas."
No grāmatas Lielā uzvara Tālajos Austrumos. 1945. gada augusts: no Aizbaikālijas uz Koreju [rediģēts] autors Aleksandrovs Anatolijs AndrejevičsVII nodaļa Amerikas atomu triecieni 1. 25. aprīlis abiem sarunu biedriem izrādījās īpaši pamanāms. Kara sekretārs Stimsons šim ziņojumam bija gatavs jau kopš mēneša sākuma, taču prezidenta Rūzvelta pēkšņā nāve izjauca augstāko amatpersonu kontaktu grafikus.
No grāmatas Krievu Amerika autors Burlaks Vadims NiklasovičsAtpūtas stundās Baranovs bija slavens ar savu viesmīlību un mīlestību pret svētku rīkošanu. Krievi, vietējie iedzīvotāji un ārvalstu jūrnieki to atgādināja. Pat bada laikos kolonijai viņš atrada iespēju pacienāt uzaicinātos un gadījuma viesus, ja viņš beidzās
No grāmatas Ramzesa Ēģipte autors Monte PjērsIV. Pulkstenis Ēģiptieši gadu sadalīja divpadsmit mēnešos un tādā pašā veidā sadalīja dienu divpadsmit stundās un nakti divpadsmit. Maz ticams, ka viņi sadalīja stundu mazākos laika periodos. Vārdam "pie", kas tiek tulkots kā "mirklis", nav konkrēta
No grāmatas Pasaules lielākie spiegi autors Vaitons Čārlzs12. NODAĻA "ATOMĀKIE" SPIEGI 1945. gada 16. jūlija rītausmā, kad Čērčils, Trūmens un Staļins pulcējās Berlīnē uz Potsdamas konferenci, Alamogordo tuksnesī, Ņūmeksikā, tika uzspridzināta pirmā atombumba. Uz kalniem, divdesmit jūdžu attālumā no sprādziena vietas, atradās
No grāmatas Krievu pētnieki - Krievijas godība un lepnums autors Glazirins Maksims JurjevičsAtomreaktori un elektroniskie kristāli Konstantīns Čilovskis (dz. 1881), krievu inženieris, izgudrotājs. Viņš izgudroja ierīci zemūdeņu noteikšanai, ko plaši izmantoja Pirmā pasaules kara laikā (1914–1918). Par izgudrojumu viņš tika apbalvots ar Francijas ordeni.
Zinātnisko pasauli ir izplatījusies sensācija – laiks iztvaiko no mūsu Visuma! Pagaidām tā ir tikai spāņu astrofiziķu hipotēze. Bet to, ka laika plūsma uz Zemes un kosmosā ir atšķirīga, jau ir pierādījuši zinātnieki. Laiks gravitācijas ietekmē plūst lēnāk, attālinoties no planētas, paātrinās. Zemes un kosmiskā laika sinhronizācijas uzdevumu veic ūdeņraža frekvences standarti, kurus sauc arī par "atomu pulksteņiem".
Pirmais atomu laiks parādījās līdz ar astronautikas parādīšanos 20. gadu vidū. Mūsdienās atompulksteņi ir kļuvuši par ikdienu, katrs no mums tos lieto ikdienā: ar to palīdzību darbojas digitālie sakari, GLONASS, navigācija un transports.
Mobilo tālruņu īpašnieki gandrīz neaizdomājas par to, kāds sarežģīts darbs tiek veikts telpā, lai nodrošinātu stingru laika sinhronizāciju, un mēs runājam tikai par sekundes miljondaļām.
Precīzs laika standarts tiek glabāts Maskavas reģionā, Fizikāli tehnisko un radiotehnisko mērījumu zinātniskajā institūtā. Pasaulē ir 450 šādu pulksteņu.
Krievijai un ASV ir atompulksteņu monopoli, bet ASV pulksteņi darbojas uz videi ļoti kaitīga radioaktīva metāla cēzija bāzes, bet Krievijā uz ūdeņraža bāzes ir drošāks, izturīgāks materiāls.
Šim pulkstenim nav ne ciparnīcas, ne rādījumu: tas izskatās kā liela retu un vērtīgu metālu muca, kas piepildīta ar vismodernākajām tehnoloģijām – augstas precizitātes mērinstrumentiem un aparatūru ar atomu standartiem. To tapšanas process ir ļoti garš, sarežģīts un notiek absolūtas sterilitātes apstākļos.
Jau 4 gadus uz Krievijas satelīta uzstādītais pulkstenis pēta tumšo enerģiju. Pēc cilvēku standartiem daudzu miljonu gadu laikā tie zaudē precizitāti par 1 sekundi.
Ļoti drīz Spektr-M, kosmosa observatorijā, tiks uzstādīti atompulksteņi, kas redzēs, kā veidojas zvaigznes un eksoplanetas, un lūkosies tālāk par melnā cauruma malu mūsu Galaktikas centrā. Pēc zinātnieku domām, milzīgās gravitācijas dēļ laiks šeit plūst tik lēni, ka gandrīz apstājas.
tvroskosmoss
, Galileo) nav iespējams bez atompulksteņiem. Atompulksteņi tiek izmantoti arī satelītu un zemes telekomunikāciju sistēmās, tostarp mobilo tālruņu bāzes stacijās, starptautiskos un valsts standartu birojos un laika dienestos, kas periodiski raida laika signālus pa radio.
Pulksteņa ierīce
Pulkstenis sastāv no vairākām daļām:
- kvantu diskriminators,
- elektronikas komplekss.
Nacionālie frekvenču standartu centri
Daudzas valstis ir izveidojušas nacionālos laika un frekvenču standartu centrus:
- (VNIIFTRI), Mendeļejevas ciems, Maskavas apgabals;
- (NIST), Boulder (ASV, Kolorādo);
- Nacionālais progresīvo rūpniecības zinātņu un tehnoloģiju institūts (AIST), Tokija (Japāna);
- Federālā fiziskā un tehniskā aģentūra (vācu)(PTB), Braunšveiga (Vācija);
- Nacionālā metroloģijas un testēšanas laboratorija (franču)(LNE), Parīze (Francija).
- Apvienotās Karalistes Nacionālā fizikālā laboratorija (NPL), Londona, Lielbritānija.
Zinātnieki no dažādām valstīm strādā, lai uzlabotu atompulksteņus un noteiktu primāros laika un frekvences standartus, pamatojoties uz tiem, šādu pulksteņu precizitāte nepārtraukti pieaug. Krievijā tiek veikti plaši pētījumi, kuru mērķis ir uzlabot atompulksteņu veiktspēju.
Atompulksteņu veidi
Ne katrs atoms (molekula) ir piemērots kā atomu pulksteņa diskriminators. Tiek atlasīti atomi, kas ir nejutīgi pret dažādām ārējām ietekmēm: magnētiskajiem, elektriskajiem un elektromagnētiskajiem laukiem. Šādi atomi ir katrā elektromagnētiskā starojuma spektra diapazonā. Tie ir: kalcija, rubīdija, cēzija, stroncija atomi, ūdeņraža, joda, metāna, osmija(VIII) oksīda uc molekulas. Par galveno (primāro) frekvences standartu tika izvēlēta cēzija atoma hipersmalkā pāreja. Visu pārējo (sekundāro) standartu veiktspēja tiek salīdzināta ar šo standartu. Lai veiktu šādu salīdzinājumu, pašlaik tiek izmantotas tā sauktās optiskās ķemmes. (Angļu)- starojums ar plašu frekvenču spektru vienādu attālumu līniju veidā, kuru attālums ir piesaistīts atomu frekvences standartam. Optiskās ķemmes tiek ražotas, izmantojot režīmā bloķētu femtosekundes lāzeru un mikrostrukturētu optisko šķiedru, kurā spektrs tiek paplašināts līdz vienai oktāvai.
2006. gadā Amerikas Nacionālā standartu un tehnoloģiju institūta pētnieki Džima Bergkvista vadībā izstrādāja pulksteni, kas darbojas uz viena atoma. Pārejas starp dzīvsudraba jonu enerģijas līmeņiem ģenerē fotonus redzamajā diapazonā ar stabilitāti, kas 5 reizes pārsniedz cēzija-133 mikroviļņu starojumu. Jaunais pulkstenis var tikt pielietots arī pētījumos par fundamentālo fizisko konstantu izmaiņu atkarību no laika. 2015. gada aprīlī visprecīzākie atompulksteņi bija ASV Nacionālā standartu un tehnoloģiju institūta radītie. Kļūda bija tikai viena sekunde 15 miljardu gadu laikā. Viens no iespējamiem pulksteņu pielietojumiem bija relativistiskā ģeodēzija, kuras galvenā ideja ir izmantot pulksteņu tīklu kā gravitācijas sensorus, kas palīdzēs veikt neticami detalizētus Zemes formas trīsdimensiju mērījumus.
Notiek aktīva kompakto atompulksteņu izstrāde ikdienas lietošanai (rokas pulksteņi, mobilās ierīces). 2011. gada sākumā amerikāņu uzņēmums Symmemetricom paziņoja par nelielas mikroshēmas izmēra cēzija atompulksteņa komerciālu izlaišanu. Pulkstenis darbojas, pamatojoties uz saskaņotas iedzīvotāju uztveršanas efektu. To stabilitāte ir 5 10 -11 stundā, svars 35 g, elektroenerģijas patēriņš 115 mW.
Piezīmes
- Jauns atompulksteņa precizitātes rekords (nenoteikts)
