Презентация по астрономии "Атомный эталон времени"

Атомный эталон времени

Работу выполнила

ученица 11 класса

МБОУ Щебетовская школа

Им. М.А.Македонского

Хусанова Мерьем

История атомных часов

Новый толчок в развитии устройств для измерения времени был дан физиками-атомщиками.

В1949-м были построены первые атомные часы, где в качестве источника колебаний выступил не маятник и не кварцевый генератор, а сигналы, связанные с квантовым переходом электрона между двумя энергетическими уровнями атома. На практике такие часы оказались не очень точны, к тому же громоздки и дороги и широкого распространения не получили.

Цезиевые атомные часы. Переход к атомному эталону времени.

Тогда было решено обратиться к химическому элементу — цезию. И в 1955-м появились первые атомные часы на основе атомов цезия. В 1967 году было решено перейти на атомный эталон времени, т. к. вращение Земли замедляется и величина этого замедления — непостоянна. Это значительно затрудняло работу астрономов и хранителей Времени.

Jack Parry и Louis Essen у цезиевого резонатора первых атомных часов NPL.

Переход к атомному эталону времени

В настоящее время Земля вращается с замедлением примерно на 2 миллисекунды за 100 лет. Колебания длительности суток также достигают тысячных долей секунды. Поэтому точность Гринвичского среднего времени (общепринятого с 1884 года мирового эталона)стала недостаточной. В 1967-м состоялся переход к атомному эталону времени. Сегодня секунда — это промежуток времени, точно равный 9 192 631 770 периодам излучения, который соответствует переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома Цезия 133.

Всемирное Координированное Время

На сегодняшний момент в качестве шкалы времени используется Всемирное Координированное Время. Оно формируется Международным бюро мер и весов путем объединения данных лабораторий хранения времени различных стран, а также данных Международной службы вращения Земли. Его точность почти в миллион раз выше, чем астрономическое Гринвичское среднее время.

Атомный эталон времени сверхмалых размеров

Разработана технология, которая позволит кардинально уменьшить размеры и стоимость сверхточных атомных часов, что даст возможность широко использовать их в мобильных устройствах самого различного назначения. Ученые смогли создать атомный эталон времени сверхмалых размеров. Такие атомные часы потребляют менее 0,075 Вт и обладают погрешностью не более одной секунды за 300 лет.

Исследовательской группе США удалось создать сверхкомпактный атомный эталон. Стало возможным питать атомные часы от обычных пальчиковых батареек. Сверхточные атомные часы, обычно имеющие, как минимум, метр в высоту, удалось разместить в объеме 1,5х1,5х4 мм

Рекорд. Временные рамки

Специалисты Национального института стандартов и технологий США установили мировой рекорд, доведя точность атомных часов на основе стронция до отклонения на одну секунду за 15 миллиардов лет (что приблизительно соответствует возрасту Вселенной). Точность предыдущих часов, созданных ими же в 2014 году, была в три раза меньше — отклонение составляло одну секунду на 5 миллиардов лет.

Стронциевые атомные часы

В этих измерительных приборах аналогом «тиканья» механических часов выступают перемещения атомов стронция в пространственной решетке, созданной с помощью лазера. За одну секунду атомы совершают 430 миллиардов таких переходов. Несмотря на то что такие часы имеют гораздо большую точность, в стабильности их работы еще необходимо удостовериться на практике. Поэтому в мире на данный момент более распространены часы на основе цезия, а не стронция. Они работают с погрешностью в одну секунду на несколько десятков миллионов лет.