Jeste li ikada primijetili da vam sat u kući pokazuje drugačije vrijeme? I kako razumjeti koja je od svih opcija točna? Odgovore na sva ova pitanja saznat ćemo temeljito proučavajući princip rada atomskih satova.

Atomski sat: opis i princip rada

Prvo shvatimo što je mehanizam atomskog sata. Atomski sat je uređaj koji mjeri vrijeme, ali kao periodičnost procesa koristi vlastite oscilacije, a sve se događa na atomskom i molekularna razina. Otuda i točnost.

Sa sigurnošću se može reći da su atomski satovi najtočniji! Zahvaljujući njima u svijetu funkcionira internet i GPS navigacija, znamo točan položaj planeta u Sunčev sustav. Greška ovog uređaja je toliko minimalna da sa sigurnošću možemo reći da su na svjetskoj razini! Zahvaljujući atomskim satovima događa se cjelokupna svjetska sinkronizacija, zna se gdje se nalaze određene promjene.

Tko je izumio, tko je stvorio i tko je osmislio ovaj čudesni sat?

Još u ranim četrdesetim godinama dvadesetog stoljeća znalo se za atomski snop magnetske rezonancije. U početku se njegova primjena nije ni na koji način ticala satova - bila je to samo teorija. Ali već 1945. Isidor Rabi predložio je stvaranje uređaja čiji je koncept bio da rade na temelju gore navedene tehnike. Ali bili su tako posloženi da se nisu vidjeli točne rezultate. I već 1949. godine Nacionalni ured za standarde obavijestio je cijeli svijet o stvaranju prvog atomskog sata, koji se temeljio na molekularnim spojevima amonijaka, a već 1952. godine svladane su tehnologije za stvaranje prototipa na temelju atoma cezija.

Kad čujemo o atomima amonijaka i cezija, postavlja se pitanje jesu li ovi divni satovi radioaktivni? Odgovor je nedvosmislen - ne! Nemaju atomski raspad.

U današnje vrijeme postoji mnogo materijala od kojih se izrađuju atomski satovi. Na primjer, to je silicij, kvarc, aluminij, pa čak i srebro.

Kako uređaj radi?

Pogledajmo kako izgledaju i rade satovi na nuklearni pogon. Da bismo to učinili, nudimo opis njihovog rada:

Za ispravan rad ovog konkretnog sata nije potrebno njihalo niti kvarcni oscilator. Oni koriste signale koji nastaju kao rezultat kvantni prijelaz jedan elektron između dvije energetske razine atoma. Kao rezultat toga, sposobni smo promatrati elektromagnetski val. Drugim riječima, dobivamo česte fluktuacije i ultra visoku razinu stabilnosti sustava. Svake godine, zbog novih otkrića, procesi se moderniziraju. Ne tako davno, stručnjaci Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) postali su prvaci, postavljajući apsolutni svjetski rekord. Uspjeli su dovesti točnost atomskog sata (na bazi stroncija) na minimalno odstupanje, naime: 15 milijardi godina teče jedna sekunda. Da, da, nije vam se činilo da je to doba koje se sada dodjeljuje našem svemiru. Ovo je veliko otkriće! Uostalom, igrao je stroncij bitnu ulogu u ovom zapisu. Pokretni atomi stroncija u njegovoj prostornoj rešetki, koju su znanstvenici stvorili pomoću lasera, djelovali su kao analog "kucanja". Kao i uvijek u znanosti, u teoriji sve izgleda očaravajuće i već poboljšano, ali nestabilnost takvog sustava može se pokazati manje radosnom u praksi. Upravo je zbog svoje nestabilnosti uređaj na bazi cezija stekao svjetsku popularnost.

Sada razmislite od čega se sastoji takav uređaj. Glavni detalji ovdje su:

• kvantni diskriminator;
• kvarcni generator;
• elektronika.

Kvarcni oscilator je vrsta autooscilatora, ali za proizvodnju rezonantnog elementa koristi piezoelektrične modove kvarcnog kristala.

Imajući kvantni diskriminator i kvarcni oscilator, pod utjecajem njihove frekvencije, oni se uspoređuju i, ako se otkrije razlika, sklop Povratne informacije zahtijeva da se kristalni oscilator prilagodi traženoj vrijednosti i poboljša stabilnost i točnost. Kao rezultat toga, na izlazu vidimo točnu vrijednost na brojčaniku, što znači da točno vrijeme.

Prvi modeli bili su poprilično veliki, no u listopadu 2013. tvrtka "BathysHawaii" napravila je pometnju izbacivši minijaturni atomski ručni sat. Isprva su svi ovu izjavu shvatili kao šalu, no ubrzo se pokazalo da je to doista istina, a funkcioniraju na temelju atomskog izvora cezija 133 Sigurnost uređaja osigurana je činjenicom da se radioaktivni element nalazi u obliku plina u posebnoj kapsuli. Fotografija ovog uređaja obišla je svijet.

Mnogi u temi atomskih satova zainteresirani su za pitanje izvora energije. Baterija je litij-ionska. Ali nažalost, još se ne zna koliko će takva baterija trajati.

Sat BathysHawaii doista je bio prvi atomski sat ručni sat. Ranije su već bili poznati slučajevi izdavanja relativno prijenosnog uređaja, ali, nažalost, nije imao atomski izvor energije, već samo sinkroniziran sa stvarnim ukupnim satovima putem bežičnog radija. Također je vrijedno spomenuti trošak takvog gadgeta. Zadovoljstvo je procijenjeno na 12 tisuća američkih dolara. Bilo je jasno da s takvom cijenom satovi neće dobiti široku popularnost, ali tvrtka nije težila tome, jer su ih izdali u vrlo ograničenoj seriji.

Poznato nam je više vrsta atomskih satova. Nema značajnih razlika u njihovom dizajnu i principima, ali ipak postoje neke razlike. Dakle, glavni su u načinu pronalaženja promjena i njihovim elementima. Mogu se razlikovati sljedeće vrste satova:

1. Vodik. Njihova bit leži u činjenici da postoji podrška za atome vodika prava razina energije, ali su zidovi napravljeni od posebnog materijala. Na temelju toga zaključujemo da atomi vodika vrlo brzo gube svoje energetsko stanje.
2. cezij. Osnova za njih su cezijeve grede. Vrijedno je napomenuti da su ovi satovi najtočniji.
3. Rubidij. Oni su najjednostavniji i vrlo kompaktni.

Kao što je ranije spomenuto, atomski satovi su vrlo skupi uređaj. Tako je džepni sat Hoptroff br. 10 svijetli predstavnik nove generacije igračaka. Cijena takvog stilskog i vrlo preciznog pribora je 78 tisuća dolara. Izdano je samo 12 primjeraka. Mehanizam ovog uređaja koristi visokofrekventni oscilatorni sustav, koji je također opremljen GPS signalom.

Tvrtka tu nije stala te upravo u svojoj desetoj verziji sata želi primijeniti metodu stavljanja mehanizma u zlatnu kutiju koja će biti isprintana na popularnom 3D printeru. Još nije točno izračunato koliko će zlata biti utrošeno za ovakvu verziju kućišta, ali već je poznata procijenjena maloprodajna cijena ovog remek-djela - iznosila je oko 50 tisuća funti sterlinga. I još nije konačna cijena, iako uzima u obzir sve količine istraživanja, kao i novost i jedinstvenost samog gadgeta.

Povijesne činjenice o korištenju satova

Kako, kad je riječ o atomskim satovima, da ne nabrajam najviše Zanimljivosti, koji su povezani s njima i vremenom općenito:

1. Jeste li znali da u drevni Egipt najstariji sunčani sat ikada pronađen?
2. Pogreška atomskih satova je minimalna - iznosi samo 1 sekundu za 6 milijuna godina.
3. Svi znaju da minuta ima 60 sekundi. No, malo tko se zadubio u to koliko milisekundi ima jedna sekunda? A nije ih mnogo i nije ih malo - tisuću!
4. Svaki turist koji je uspio posjetiti London sigurno je želio vidjeti Big Ben vlastitim očima. No, nažalost, malo tko zna da Big Ben uopće nije toranj, već ime ogromnog zvona koje je teško 13 tona i zvoni unutar tornja.
5. Jeste li se ikada zapitali zašto kazaljke na satu idu točno slijeva nadesno ili kako smo govorili u smjeru kazaljke na satu? Ova je činjenica izravno povezana s kretanjem sjene na sunčanom satu.
6. Prvi ručni sat izumljen je davne 1812. Napravio ih je osnivač Bregueta za napuljsku kraljicu.
7. Prije Prvog svjetskog rata ručni satovi smatrani su samo ženskim asesoerom, no ubrzo ih je zbog svoje praktičnosti odabrao i muški dio populacije.

Prošle, 2012. godine, navršilo se četrdeset i pet godina otkako je čovječanstvo odlučilo koristiti atomsko mjerenje vremena za što točnije mjerenje vremena. Godine 1967. Međunarodna kategorija vremena prestala je biti određena astronomskim ljestvicama - zamijenjene su cezijevim frekvencijskim standardom. Upravo je on dobio sada popularno ime - atomski satovi. Točno vrijeme koje vam omogućuju da odredite ima beznačajnu pogrešku od jedne sekunde u tri milijuna godina, što im omogućuje da se koriste kao vremenski standard u bilo kojem kutku svijeta.

Malo povijesti

Samu ideju o korištenju atomskih vibracija za ultraprecizno mjerenje vremena prvi je iznio 1879. godine britanski fizičar William Thomson. U ulozi emitera rezonatorskih atoma, ovaj znanstvenik je predložio korištenje vodika. Prvi pokušaji da se ideja provede u praksi učinjeni su tek 1940-ih. dvadeseto stoljeće. A prvi atomski sat na svijetu koji radi pojavio se 1955. u Velikoj Britaniji. Njihov tvorac bio je britanski eksperimentalni fizičar dr. Louis Essen. Ovaj je sat radio na temelju vibracija atoma cezija-133, a zahvaljujući njima znanstvenici su konačno uspjeli mjeriti vrijeme s puno većom preciznošću nego prije. Essenov prvi uređaj dopuštao je pogrešku ne veću od jedne sekunde svakih stotinu godina, ali se kasnije višestruko povećala i pogreška po sekundi može se akumulirati tek nakon 2-3 stotine milijuna godina.

Atomski sat: kako radi

Kako radi ova genijalna "sprava"? Kao generator rezonantne frekvencije, atomski satovi koriste molekule ili atome kvantna razina. uspostavlja vezu sustava " atomska jezgra- elektroni" s nekoliko diskretnih energetskih razina. Ako se na takav sustav utječe sa strogo određenom učestalošću, tada će ovaj sustav prestati s niska razina na visoko. Moguć je i obrnuti proces: prijelaz atoma iz više visoka razina na niske, praćene emisijom energije. Ovi fenomeni se mogu kontrolirati i bilježiti sve energetske skokove stvaranjem nečega poput oscilatornog kruga (također se naziva atomski oscilator). Njegova rezonantna frekvencija će odgovarati razlici energije između susjednih atomskih prijelaznih razina, podijeljenoj s Planckovom konstantom.

Takav oscilatorni krug ima neporecive prednosti u odnosu na svoje mehaničke i astronomske prethodnike. Za jedan takav atomski oscilator, rezonantna frekvencija atoma bilo koje tvari bit će ista, što se ne može reći za njihala i piezokristale. Osim toga, atomi ne mijenjaju svoja svojstva tijekom vremena i ne troše se. Stoga su atomski satovi iznimno točni i gotovo vječni kronometri.

Točno vrijeme i moderne tehnologije

Telekomunikacijske mreže, satelitske komunikacije, GPS, NTP poslužitelji, elektroničke transakcije na burzi, online aukcije, postupak kupnje ulaznica putem Interneta - svi ovi i mnogi drugi fenomeni odavno su čvrsto utemeljeni u našim životima. Ali da čovječanstvo nije izumilo atomski sat, sve ovo jednostavno ne bi bilo. Točno vrijeme, uz sinkronizaciju s kojim se eventualne greške, kašnjenja i kašnjenja svedu na najmanju moguću mjeru, omogućuje čovjeku da maksimalno iskoristi ovaj neprocjenjivi nezamjenjivi resurs kojeg nikad nije previše.

Atomski satovi visoke preciznosti koji čine pogrešku od jedne sekunde u 300 milijuna godina. Ovaj sat, koji je zamijenio stari model koji je imao pogrešku od jedne sekunde u sto milijuna godina, sada postavlja standard za američko civilno vrijeme. Lenta.ru odlučila se prisjetiti povijesti nastanka atomskih satova.

Prvi atom

Da bi se napravio sat, dovoljno je koristiti bilo koji periodični proces. A povijest nastanka instrumenata za mjerenje vremena djelomično je povijest pojave ili novih izvora energije ili novih oscilatornih sustava koji se koriste u satovima. Najjednostavniji sat vjerojatno je sunčani sat, koji za rad zahtijeva samo sunce i predmet koji baca sjenu. Nedostaci ove metode određivanja vremena su očiti. Ništa bolji nisu ni vodeni i pješčani satovi: prikladni su samo za mjerenje relativno kratkih vremenskih razdoblja.

Najstariji mehanički satovi pronađeni su 1901. u blizini otoka Antikitere na potopljenom brodu u Egejskom moru. Sadrže oko 30 brončanih zupčanika u drvenom kovčegu dimenzija 33 x 18 x 10 centimetara i datiraju oko 100. pr. Kr.

Gotovo dvije tisuće godina mehanički satovi bili su najprecizniji i najpouzdaniji. Pojava 1657. klasičnog djela Christiana Huygensa "Sat s njihalom" ("Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica") s opisom uređaja za mjerenje vremena s njihalom kao oscilirajućim sustavom, vjerojatno je bila vrhunac u povijesti razvoja mehaničkih uređaja ove vrste.

Međutim, astronomi i moreplovci i dalje su koristili zvjezdano nebo i karte kako bi odredili svoj položaj i točno vrijeme. Prvi električni sat izumio je 1814. godine Francis Ronalds. Međutim, prvi takav instrument bio je neprecizan zbog svoje osjetljivosti na promjene temperature.

Daljnja povijest satova povezana je s upotrebom različitih oscilatornih sustava u uređajima. Predstavljeni 1927. godine od strane zaposlenika Bell Laboratories, kvarcni satovi koristili su piezoelektrična svojstva kvarcnog kristala: kada su bili izloženi električna struja kristal se počinje skupljati. Moderni kvarcni kronometri mogu postići točnost do 0,3 sekunde mjesečno. Međutim, budući da je kvarc podložan starenju, s vremenom sat postaje manje točan.

S razvojem atomske fizike znanstvenici su predložili korištenje čestica materije kao oscilatornih sustava. Tako se pojavio prvi atomski sat. Ideju o mogućnosti korištenja atomskih vibracija vodika za mjerenje vremena predložio je još 1879. engleski fizičar Lordu Kelvinu, međutim, to je postalo moguće tek sredinom 20. stoljeća.

Reprodukcija slike Huberta von Herkomera (1907.)

1930-ih, američki fizičar i pronalazač nuklearne magnetske rezonancije, Isidore Rabi, počeo je raditi na atomski sat s cezijem-133, ali ga je izbijanje rata spriječilo. Već poslije rata, 1949. godine, prvi molekularni sat pomoću molekula amonijaka. Ali prvi takvi instrumenti za mjerenje vremena nisu bili točni kao moderni atomski satovi.

Relativno niska točnost bila je posljedica činjenice da je zbog interakcije molekula amonijaka jedne s drugom i sa stijenkama posude u kojoj se ta tvar nalazila energija molekula promijenjena, a njihova spektralne linije proširena. Taj je učinak vrlo sličan trenju u mehaničkom satu.

Kasnije, 1955., Louis Esssen iz Nacionalnog fizikalnog laboratorija Ujedinjenog Kraljevstva predstavio je prvi atomski sat s cezijem-133. Ovaj je sat akumulirao pogrešku od jedne sekunde u milijun godina. Uređaj je nazvan NBS-1 i počeo se smatrati cezijevim frekvencijskim standardom.

kružni dijagram Atomski sat sastoji se od kristalnog oscilatora kojim upravlja diskriminator s povratnom spregom. Oscilator koristi piezoelektrična svojstva kvarca, dok diskriminator koristi energetske vibracije atoma, tako da se vibracije kvarca prate signalima prijelaza s različitih energetskih razina u atomima ili molekulama. Između generatora i diskriminatora nalazi se kompenzator podešen na frekvenciju titranja atoma i uspoređuje je s frekvencijom titranja kristala.

Atomi koji se koriste u satu moraju osigurati stabilne vibracije. Za svaku frekvenciju elektromagnetska radijacija postoje vlastiti atomi: kalcij, stroncij, rubidij, cezij, vodik. Ili čak molekule amonijaka i joda.

vremenski standard

Pojavom atomskih instrumenata za mjerenje vremena postalo je moguće koristiti ih kao univerzalni standard za određivanje sekunde. Od 1884. vrijeme po Greenwichu, koje se smatra svjetskim standardom, ustupilo je mjesto standardu atomskih satova. Godine 1967., odlukom 12. Generalne konferencije za utege i mjere, jedna sekunda je definirana kao trajanje 9192631770 perioda zračenja koji odgovaraju prijelazu između dvije hiperfine razine osnovnog stanja atoma cezija-133. Ova definicija sekunde ne ovisi o astronomskim parametrima i može se reproducirati bilo gdje na planetu. Cezij-133, koji se koristi u standardnom atomskom satu, jedini je stabilni izotop cezija sa 100% rasprostranjenosti na Zemlji.

Atomski satovi također se koriste u satelitskom navigacijskom sustavu; neophodni su za određivanje točnog vremena i koordinata satelita. Dakle, svaki satelit GPS sustava ima četiri seta takvih satova: dva rubidijska i dva cezija, koji osiguravaju točnost prijenosa signala od 50 nanosekundi. Ruski sateliti sustava GLONASS također imaju cezijeve i rubidijeve atomske instrumente za mjerenje vremena, a sateliti razvijajućeg europskog sustava geopozicioniranja Galileo opremljeni su vodikovim i rubidijevim.

Točnost vodikovih satova je najveća. To je 0,45 nanosekundi u 12 sati. Očigledno, Galileijeva uporaba takvih točan satće ovaj navigacijski sustav staviti u prvi plan već 2015. godine, kada će 18 njegovih satelita biti u orbiti.

Kompaktni atomski sat

Hewlett-Packard je prva tvrtka koja je razvila kompaktni atomski sat. Godine 1964. stvorila je cezijev instrument HP 5060A, veličine velikog kofera. Tvrtka je nastavila razvijati ovaj smjer, ali je od 2005. prodala svoj odjel atomskih satova Symmetricomu.

Godine 2011. Draper Laboratories i Sandia National Laboratories razvili su, a Symmetricom izdao prvi Quantum minijaturni atomski sat. U trenutku puštanja koštali su oko 15 tisuća dolara, bili su zatvoreni u zatvorenoj kutiji dimenzija 40 x 35 x 11 milimetara i težili su 35 grama. Potrošnja energije sata bila je manja od 120 milivata. U početku su razvijeni po narudžbi Pentagona i trebali su služiti navigacijskim sustavima koji funkcioniraju neovisno o GPS sustavima, na primjer, duboko pod vodom ili kopnom.

Već krajem 2013. američka tvrtka Bathys Hawaii predstavila je prvi "ručni" atomski sat. Kao glavnu komponentu koriste SA.45s čip koji proizvodi Symmetricom. Unutar čipa nalazi se kapsula s cezijem-133. Dizajn sata također uključuje fotoćelije i laser male snage. Potonji osigurava zagrijavanje plinovitog cezija, zbog čega se njegovi atomi počinju kretati iz jednog razina energije još. Mjerenje vremena se upravo vrši fiksiranjem takvog prijelaza. Cijena novog uređaja je oko 12 tisuća dolara.

Trendovi prema minijaturizaciji, autonomiji i preciznosti dovest će do toga da će u skoroj budućnosti na svim područjima biti novih uređaja koji će koristiti atomske satove. ljudski život, počevši od istraživanja svemira na sateliti u orbiti i stanice za kućnu primjenu u sobnim i ručnim sustavima.

Atomski satovi najprecizniji su instrumenti za mjerenje vremena koji danas postoje i postaju sve popularniji. veću vrijednost s razvojem i komplikacijama moderne tehnologije.

Princip rada

Atomski satovi ne pokazuju točno vrijeme zahvaljujući radioaktivni raspad, kako se može činiti iz njihova imena, ali koristeći vibracije jezgri i elektrona koji ih okružuju. Njihova je frekvencija određena masom jezgre, gravitacijom i elektrostatskim "balanserom" između pozitivno nabijene jezgre i elektrona. Ne odgovara baš uobičajenom satnom mehanizmu. Atomski satovi su pouzdaniji mjerači vremena jer se njihove fluktuacije ne mijenjaju ovisno o takvim čimbenicima. okoliš poput vlage, temperature ili tlaka.

Evolucija atomskih satova

Tijekom godina znanstvenici su shvatili da atomi imaju rezonantne frekvencije povezane sa sposobnošću svakog atoma da apsorbira i emitira elektromagnetsko zračenje. U 1930-im i 1940-im razvijena je visokofrekventna komunikacijska i radarska oprema koja je mogla komunicirati s rezonantnim frekvencijama atoma i molekula. To je doprinijelo ideji sata.

Prvi primjerci proizvedeni su 1949 Zemaljski institut standarde i tehnologije (NIST). Kao izvor vibracija korišten je amonijak. Međutim, nisu bili mnogo precizniji od postojećeg vremenskog standarda, a cezij je korišten u sljedećoj generaciji.

novi standard

Promjena točnosti vremena bila je toliko velika da je 1967. Opća konferencija za utege i mjere definirala SI sekundu kao 9,192,631,770 vibracija atoma cezija na njegovoj rezonantnoj frekvenciji. To je značilo da vrijeme više nije povezano s kretanjem Zemlje. Najstabilniji atomski sat na svijetu stvoren je 1968. godine i korišten je kao dio NIST referentnog vremenskog sustava do 1990-ih.

Auto za poboljšanje

Jedno od najnovijih dostignuća u ovom području je lasersko hlađenje. Ovo je poboljšalo omjer signala i šuma i smanjilo nesigurnost u signalu takta. Ovaj rashladni sustav i druga oprema koja se koristi za poboljšanje cezijevog sata zahtijevali bi prostor veličine željezničkog vagona, iako komercijalne opcije mogu stati u kovčeg. Jedan od tih laboratorija mjeri vrijeme u Boulderu, Colorado, i najprecizniji je sat na Zemlji. Griješe samo 2 nanosekunde dnevno, ili 1 s u 1,4 milijuna godina.

Sofisticirana tehnologija

Ova golema točnost rezultat je složene tehnološki proces. Prije svega, tekući cezij se stavlja u peć i zagrijava dok se ne pretvori u plin. Atomi metala izlaze velikom brzinom kroz malu rupu u peći. Elektromagneti uzrokuju njihovo razdvajanje u zasebne zrake s različitim energijama. Potrebna zraka prolazi kroz otvor u obliku slova U, a atomi se izlažu mikrovalnoj energiji na frekvenciji od 9.192.631.770 Hz. Zbog toga su uzbuđeni i prelaze u drugo energetsko stanje. Magnetsko polje zatim filtrira druga energetska stanja atoma.

Detektor reagira na cezij i pokazuje maksimum pri ispravno značenje frekvencije. Ovo je neophodno za postavljanje kristalnog oscilatora koji upravlja taktnim mehanizmom. Dijeljenje njegove frekvencije s 9.192.631.770 daje jedan impuls u sekundi.

Ne samo cezij

Iako najčešći atomski satovi koriste svojstva cezija, postoje i druge vrste. Razlikuju se po primijenjenom elementu i načinu određivanja promjene razine energije. Ostali materijali su vodik i rubidij. Vodikovi atomski satovi funkcioniraju poput cezijevih satova, ali zahtijevaju spremnik sa stijenkama od posebnog materijala koji sprječava atome da prebrzo gube energiju. Rubidium satovi su najjednostavniji i najkompaktniji. U njima staklena ćelija ispunjena plinovitim rubidijem mijenja apsorpciju svjetlosti kada je izložena mikrovalnoj frekvenciji.

Kome treba točno vrijeme?

Danas se vrijeme može računati s iznimnom preciznošću, ali zašto je to važno? Ovo je neophodno u sustavima kao što su Mobiteli, internet, GPS, zrakoplovni programi i digitalna televizija. Na prvi pogled to nije očito.

Primjer kako se koristi točno vrijeme je sinkronizacija paketa. Kroz središnja linija komunikacije prolaze kroz tisuće telefonskih poziva. To je moguće samo zato što se razgovor ne prenosi u potpunosti. Telekom kompanija ga dijeli u male pakete i čak preskače neke informacije. Zatim prolaze kroz liniju zajedno s paketima drugih razgovora i vraćaju se na drugom kraju bez miješanja. Sustav sata telefonske centrale može odrediti koji paketi pripadaju određenom razgovoru prema točnom vremenu kada je informacija poslana.

GPS

Još jedna implementacija preciznog vremena je sustav globalnog pozicioniranja. Sastoji se od 24 satelita koji odašilju svoje koordinate i vrijeme. Bilo koji GPS prijemnik može se povezati s njima i usporediti vremena emitiranja. Razlika omogućuje korisniku da odredi svoju lokaciju. Da ti satovi nisu vrlo točni, onda bi GPS sustav bio nepraktičan i nepouzdan.

Granica savršenstva

S razvojem tehnologije i atomskih satova, netočnosti svemira postale su uočljive. Zemlja se kreće neravnomjerno, što dovodi do nasumičnih fluktuacija u dužini godina i dana. U prošlosti bi te promjene prošle nezapaženo jer su alati za mjerenje vremena bili previše neprecizni. Međutim, na veliku nesreću istraživača i znanstvenika, vrijeme atomskih satova mora se prilagoditi kako bi se kompenzirale anomalije. stvarni svijet. Oni su nevjerojatni alati za unaprjeđenje moderne tehnologije, ali njihovo je savršenstvo ograničeno granicama koje je postavila sama priroda.

Atomski sat 27. siječnja 2016

Švicarska, pa čak ni Japan, neće biti rodno mjesto prvog džepnog sata na svijetu s ugrađenim atomskim vremenskim standardom. Ideja o njihovom stvaranju potekla je u srcu Velike Britanije od londonskog brenda Hoptroff

Atomski ili kako ih još nazivaju "kvantni satovi" je uređaj koji mjeri vrijeme pomoću prirodnih vibracija povezanih s procesima koji se odvijaju na razini atoma ili molekula. Richard Hoptroff odlučio je da je vrijeme da moderna gospoda, zainteresirana za high-tech uređaje, svoje džepne mehaničke satove zamijene nečim ekstravagantnijim i nesvakidašnjim, a također u skladu s modernim urbanim trendovima.

Tako je javnosti prikazan elegantni džepni atomski sat Hoptroff br. 10, koji može iznenaditi modernu generaciju, primamljenu obiljem gadgeta, ne samo svojim retro stilom i fantastičnom preciznošću, već i životnim vijekom. Prema programerima, ako imate ovaj sat sa sobom, moći ćete ostati najtočnija osoba najmanje 5 milijardi godina.

Što još možete saznati o njima zanimljivog ...

Fotografija 2.

Za sve one koji nikada nisu bili zainteresirani za takve satove, vrijedi ukratko opisati princip njihovog rada. Unutar "atomske naprave" nema ničega što podsjeća na klasični mehanički sat. U Hoptroffu br. 10 nema mehaničkih dijelova kao takvih. Umjesto toga, atomski džepni satovi opremljeni su zatvorenom komorom ispunjenom radioaktivnim tvarima plinovita tvar, čija se temperatura kontrolira posebnom peći. Točno vrijeme je sljedeće: laseri pobuđuju atome kemijski element, koji je svojevrsno "punilo" sata, a rezonator hvata i mjeri svaki atomski prijelaz. Danas je osnovni element takvih uređaja cezij. Ako se prisjetimo SI sustava jedinica, tada je u njemu vrijednost sekunde povezana s brojem razdoblja elektromagnetskog zračenja tijekom prijelaza atoma cezija-133 s jedne energetske razine na drugu.

Fotografija 3.

Ako se u pametnim telefonima procesorski čip smatra srcem uređaja, onda se u Hoptroffu br. 10 ovu ulogu preuzima modul-generator referentnog vremena. Isporučuje ga tvrtka Symmetricom, a sam čip je izvorno bio usmjeren na korištenje u vojnoj industriji – u bespilotnim letjelicama.

Atomski sat CSAC opremljen je termostatom s kontroliranom temperaturom koji sadrži komoru s cezijevim parama. Pod utjecajem lasera na atome cezija-133, njihov prijelaz iz jedne energetsko stanje u drugu, za čije se mjerenje koristi mikrovalni rezonator. Od 1967. god Međunarodni sustav jedinica (SI) definira jednu sekundu kao 9 192 631 770 razdoblja elektromagnetskog zračenja koje proizlazi iz prijelaza između dvije hiperfine razine osnovnog stanja atoma cezija-133. Na temelju toga, teško je zamisliti tehnički točniji sat na bazi cezija. S vremenom, s obzirom nedavna postignuća u području mjerenja vremena, točnost novih optičkih satova temeljenih na aluminijevom ionu koji pulsira frekvencijom ultraljubičasto zračenje(100 000 puta više od mikrovalnih frekvencija cezijevih satova), stotinama puta veće od točnosti atomskih kronometara. govoreći jednostavnim jezikom, Hoptroffov novi džepni sat No.10 ima točnost od 0,0015 sekundi godišnje, 2,4 milijuna puta bolje od COSC standarda.

Fotografija 4.

Funkcionalna strana uređaja također je na rubu fantazije. Pomoću njega možete saznati: vrijeme, datum, dan u tjednu, godinu, zemljopisnu širinu i dužinu u različitim vrijednostima, tlak, vlažnost, zvjezdane sate i minute, prognozu plime i mnoge druge pokazatelje. Sat dolazi u zlatnoj boji, a za izradu kućišta od plemenitog metala planira se koristiti 3D printanje.

Richard Hoptrof iskreno vjeruje da je ova opcija proizvodnje za njegovo potomstvo najpoželjnija. Da bi se malo promijenila dizajnerska komponenta dizajna, uopće neće biti potrebno ponovno graditi proizvodnu liniju, već za to koristiti funkcionalnu fleksibilnost uređaja za 3D ispis. Istina, vrijedi napomenuti da je prikazani prototip sata napravljen na klasičan način.

Fotografija 5.

Vrijeme je ovih dana vrlo dragocjeno, a džepni sat Hoptroff br. 10 je izravna potvrda ovoga. Prema preliminarnim informacijama, prva serija nuklearne naprave bit će 12 jedinica, a što se cijene tiče, cijena za 1 primjerak bit će 78.000 dolara.

Fotografija 6.

Prema Richardu Hoptroffu, direktoru brenda, Hoptroffova rezidencija u Londonu odigrala je ključnu ulogu u ideji. “U našim kvarcnim mehanizmima koristimo oscilatorni sustav visoke preciznosti s GPS signalom. Ali u središtu Londona nije tako lako uhvatiti upravo taj signal. Jednom sam, tijekom putovanja u zvjezdarnicu Greenwich, tamo vidio atomski sat Hewlett Packarda i odlučio kupiti nešto slično sebi putem interneta. I nisam mogao. Umjesto toga, naišao sam na informaciju o Symmetricon čipu i nakon tri dana razmišljanja shvatio sam da bi bio savršen za džepni sat.”

Čip o kojem u pitanju, je cezijev atomski sat SA.45s (CSAC), koji pripada prvoj generaciji minijaturnih atomskih satova za GPS prijamnike, ruksak radio i bespilotne letjelice. Unatoč skromnim dimenzijama (40 mm x 34,75 mm), malo je vjerojatno da će stati u ručni sat. Stoga je Hoptroff odlučio njima opremiti prilično solidan džepni model (promjera 82 mm).

Osim što je najprecizniji sat na svijetu, Hoptroff No 10 (deseti mehanizam marke) također tvrdi da je prvo zlatno kućište izrađeno tehnologijom 3D printanja. Hoptroff još nije siguran koliko će zlata biti potrebno za izradu kućišta (rad na prvom prototipu je bio dovršen kada je izdanje otišlo u tisak), ali sugerira da će njegova cijena biti "najmanje nekoliko tisuća funti". A s obzirom na cijeli volumen znanstveno istraživanje potreban za razvoj proizvoda (mislite na funkciju harmonijske plime i oseke za 3000 različitih priključaka), možemo očekivati ​​da će njegova konačna maloprodajna cijena biti oko £50,000.

Zlatna kutija modela br. 10 na izlazu iz 3D printera iu gotovom obliku

Kupci automatski postaju članovi ekskluzivnog kluba i morat će potpisati pismenu izjavu da neće koristiti čip atomskog sata kao oružje. "Ovo je jedan od uvjeta našeg ugovora s dobavljačem", objašnjava gospodin Hoptroff, "jer je atomski čip izvorno korišten u sustavima za navođenje projektila." Nije puno za mogućnost dobivanja sata besprijekorne točnosti.

Sretni vlasnici No.10 by Hoptroff na raspolaganju će imati mnogo više od samog sata visoke preciznosti. Model također služi i kao džepni navigacijski uređaj, omogućujući određivanje zemljopisne dužine unutar jedne nautičke milje, čak i nakon mnogo godina na moru, koristeći jednostavan sekstant. Model će dobiti dva brojčanika, no dizajn jednog od njih još se drži u tajnosti. Drugi je vrtlog brojača koji prikazuje čak 28 komplikacija: od svih mogućih kronometrijskih funkcija i kalendarskih pokazatelja do kompasa, termometra, higrometra (uređaj za mjerenje razine vlažnosti), barometra, brojača zemljopisne širine i dužine te indikatora visoke / oseka. A to je da ne spominjemo vitalne pokazatelje stanja atomskog termostata.

Hoptroff planira lansirati niz novih proizvoda, uključujući elektroničku verziju legendarnog kompliciranog Space Traveler sata Georgea Danielsa. Trenutno se radi na integraciji Bluetooth tehnologije u sat kako bi se pohranili osobni podaci korisnika i omogućilo automatsko podešavanje komplikacija kao što je prikaz mjesečeve mijene.

Prvi primjerci br.10 pojavit će se u slijedeće godine dok tvrtka traži prikladni partneri među trgovcima na malo. “Svakako bismo ga mogli pokušati prodati putem interneta, ali ovo je vrhunski model, pa ga ipak morate držati u rukama da biste ga cijenili. To znači da ćemo i dalje morati koristiti usluge trgovaca i spremni smo započeti pregovore”, zaključuje gospodin Hoptroff.

I čak Izvorni članak nalazi se na web stranici InfoGlaz.rf Link na članak iz kojeg je napravljena ova kopija -