Ви коли-небудь помічали, що ваш годинник у будинку показує різний час? І як зрозуміти, який із усіх варіантів правильний? Відповіді на всі ці питання ми дізнаємось, досконально вивчивши принцип роботи атомного годинника.

Атомний годинник: опис та принцип роботи

Давайте спочатку розберемося, що ж являє собою механізм атомного годинника. Атомний годинник - це такий прилад, за допомогою якого відбувається вимір часу, але в ньому використовують його власні коливання, як періодичність процесу, а також все відбувається на атомному і молекулярному рівні. Звідси така точність.

Можна з упевненістю стверджувати, що атомний годинник найточніший! Саме завдяки їм у світі функціонує Internet, GPS-навігація, нам відоме точне розташування планет сонячної системи. Похибка цього приладу є настільки мінімальною, що можна впевнено говорити, що вони світові! Завдяки атомному годиннику відбувається вся світова синхронізація, відомо, де знаходяться ті чи інші зміни.

Хто винайшов, хто створив, а також хто придумав цей чудо-годинник?

Ще на початку сорокових років ХХ століття було відомо про атомний пучок магнітного резонансу. Спочатку його застосування не стосувалося годинника - це була тільки теорія. Але вже в 1945 році Ісідор Рабі запропонував створити прилад, концепція якого полягала в тому, щоб вони працювали на основі вищеописаної техніки. Але вони були влаштовані так, що показували не точні результати. І ось уже в 1949 році National Bureau of Standards сповістило весь світ про створення першого атомного годинника, в основу якого лягли молекулярні сполуки аміаку, а вже в 1952 році були освоєні технології для створення прототипу на основі атомів цезію.

Почувши про атоми аміаку і цезію, виникає питання, а чи не радіоактивні ці чудові годинник? Відповідь однозначна – ні! Вони відсутній атомний розпад.

В наш час є безліч матеріалів, з яких виробляють атомний годинник. Наприклад, це кремній, кварц, алюміній і навіть срібло.

Як працює прилад?

Давайте ж розберемося, як виглядають і як працюють годинники на атомній енергії. Для цього пропонуємо опис їхньої роботи:

Для правильного функціонування саме цього годинника необхідний не маятник, а також не кварцовий генератор. Вони використовують сигнали, що виникають внаслідок квантового переходуодного електрона між двома енергетичними рівнями атома. В результаті ми маємо можливість спостерігати електромагнітну хвилю. Іншими словами, ми отримуємо часті коливання та надвисокий рівень стабільності роботи системи. Щороку за рахунок нових відкриттів відбуваються модернізації процесів. Нещодавно фахівці The NationalInstituteo fStandardsand Technology (NIST) стали рекордсменами, встановивши абсолютний світовий рекорд. Вони змогли довести точність роботи атомного годинника (в основі був стронцій) до найменшого відхилення, а саме: за 15 млрд. років там набігає одна секунда. Так-так, вам не здалося, саме такий вік зараз присвоюється нашому з вами Всесвіту. Це величезне відкриття! Адже саме стронцій зіграв найважливішу рольу цьому рекорді. Аналогом «тикання» виступили атоми стронцію в його просторових ґратах, які створили вчені за допомогою лазера. Як і завжди в науці, теоретично все здається феєричним і вже вдосконаленим, але нестабільність такої системи може виявитися менш радісною на практиці. Саме через свою нестабільність світову популярність отримав прилад на цезії.

Тепер розглянемо, із чого складається такий прилад. Основними деталями тут є:

• квантовий дискримінатор;
• генератор із кварцу;
• електроніки.

Генератор з кварцу - це подоба автогенератора, але для резонансного елемента, в ньому застосовують п'єзоелектричні моди кварцового кристала.

Маючи квантовий дискримінатор та кварцовий осцилятор, під впливом їх частоти відбувається їх порівняння та при виявленні різниці, схема зворотнього зв'язкувимагає від кварцового генератора підлаштовуватися під необхідне значення та підвищувати стабільність та точність. В результаті на виході бачимо на циферблаті точне значення, а значить, точний час.

Ранні моделі мали досить великі розміри, однак у жовтні 2013 року компанія "Bathys Hawaii" зробила фурор, випустивши мініатюрні атомні наручні годинники. Спочатку всі сприйняли таку заяву як жарт, але незабаром з'ясувалося, що це дійсно правда, і вони функціонують Безпека приладу забезпечується тим, що радіоактивний елемент міститься у вигляді газу в спеціальній капсулі, фото цього приладу розлетілося по всьому світу.

Багатьох у темі атомного годинника цікавить питання джерела харчування. Як батарейка використовується літій-іонний акумулятор. Але на жаль, поки що невідомо, на скільки вистачить такого акумулятора.

Годинник компанії «BathysHawaii» став дійсно першим атомним. наручним годинником. Раніше вже були відомі випадки випуску щодо портативного приладу, але, на жаль, він не мав атомного джерела живлення, а всього лише виконував синхронізацію з реальним габаритним годинником по бездротовому радіозв'язку. Варто також згадати і вартість такого гаджета. Задоволення було оцінено у 12 тис. доларів США. Було зрозуміло, що з такою ціною годинник не набуде широкої популярності, але компанія цього не прагнула, адже випустила їх дуже обмеженою партією.

Нам відомі кілька типів атомних годинників. У їх конструкції і принципах немає істотних відмінностей, але все ж таки деякі відмінності все-таки є. Так, основні полягають у засобах знаходження змін та їх елементів. Можна виділити такі типи годинника:

1. Водневі. Їхня суть полягає в тому, що йде підтримка атомів водню на потрібному рівніенергетики, а ось стіни зроблені із спеціального матеріалу. Виходячи з цього, робимо висновок, що саме водневі атоми дуже швидко втрачають свій енергетичний стан.
2. Цезієві. Основою для них є пучки цезію. Варто зазначити, що саме цей годинник є найточнішим.
3. Рубідієві. Вони є найпростішими та дуже компактними.

Як уже говорилося раніше, атомний годинник є дуже дорогим гаджетом. Так, кишеньковий годинник Hoptroff № 10 — яскравий представник іграшки нового покоління. Ціна такого стильного та дуже точного аксесуара становить 78 тис. доларів. Було випущено лише 12 екземплярів. У механізмі цього приладу використовується високочастотна система коливання, яка також оснащена GPS-сигналом.

На цьому компанія не зупинилася і саме у своїй десятій версії годинника хоче застосувати метод приміщення механізму в золотий корпус, який буде надрукований на популярному 3D-принтері. Точно ще не розраховано, скільки золота буде використано для такої версії корпусу, проте вже відома передбачувана роздрібна вартість цього шедевру — вона склала близько 50 тис. фунтів стерлінгів. І це ще не остаточна цінаХоча в ній враховано всі обсяги досліджень, а також новизна та унікальність самого гаджета.

Історичні факти про використання годинника

Як же розповідаючи про атомний годинник, не згадати про самих цікавих фактах, які пов'язані з ними та часом загалом:

1. Ви знали, що в стародавньому Єгиптібув знайдений найстаріший сонячний годинник?
2. Похибка атомного годинника мінімальна — вона становить лише 1 секунду на 6 мільйонів років.
3. Усі знають, що за хвилину — 60 секунд. Але мало хто вникав у те, скільки ж мілісекунд за одну секунду? А їх не багато і не мало – тисяча!
4. Кожен турист, який зміг побувати в Лондоні, обов'язково прагнув побачити на власні очі Біг Бен. Але, на жаль, не багато хто знає, що Біг Бен — зовсім не вежа, а назва величезного дзвону, який важить 13 тонн і дзвонить усередині вежі.
5. Ви ніколи не замислювалися, чому стрілки нашого з вами годинника йдуть саме зліва направо або як ми звикли говорити «за годинниковою стрілкою»? Цей факт безпосередньо пов'язаний з тим, як рухається тінь на сонячному годиннику.
6. Найперший наручний годинник був придуманий у недалекому 1812 році. Їх виготовив фундатор фірми Breguet для Неополітанської королеви.
7. До Першої Світової війни, наручний годинник вважався тільки жіночим аксесуаром, але незабаром через свою зручність, вони були облюбовані і чоловічою частиною населення.

Минулого, 2012 року, виповнилося сорок п'ять років із того моменту, коли людство вирішило використовувати атомне хронометрування для максимально точного виміру часу. У 1967 році у Міжнародній категорії часу перестала визначатися астрономічними шкалами - на зміну їм прийшов цезієвий стандарт частоти. Саме він і отримав популярну нині назву - атомний годинник. Точний час, який вони дозволяють визначити, має незначну похибку в одну секунду за три мільйони років, що дозволяє використовувати їх у ролі стандарту часу у будь-якому куточку світу.

Трішки історії

Сама ідея використати коливання атомів для надточного виміру часу вперше була висловлена ​​ще 1879 року британським фізиком Вільямом Томсоном. У ролі випромінювача атомів-резонаторів цей вчений пропонував застосувати водень. Перші спроби реалізувати ідею практично робилися лише 40-х гг. ХХ століття. А перший у світі працюючий атомний годинник з'явився в 1955 році у Великій Британії. Їхнім творцем став британський фізик-експериментатор доктор Луї Ессен. Працювали цей годинник на основі коливань атомів цезію-133 і завдяки ним вчені нарешті змогли вимірювати час із набагато більшою точністю, ніж було до цього. Перший прилад Ессена допускав похибку не більше секунди на кожні сто років, проте згодом багаторазово збільшилася і похибка за секунду може набігти лише за 2-3 сотні мільйонів років.

Атомний годинник: принцип роботи

Як же працює цей хитромудрий «пристрій»? Як генератор резонансної частоти атомний годинник застосовують молекул або атомів на квантовому рівні. встановлює зв'язок системи « атомне ядро- електрони» з кількома дискретними енергетичними рівнями. Якщо на таку систему буде впливати із строго заданою частотою, то відбудеться перехід даної системи з низького рівняна високі. Можливий також і зворотний процес: перехід атома з більш високого рівняна низький, що супроводжується випромінюванням енергії. Ці явища можна контролювати і фіксувати всі енергетичні стрибки, створивши щось на кшталт коливального контуру (його називають атомним осцилятором). Його резонансна частота відповідатиме різниці енергій сусідніх рівнів переходу атомів, розділеній на константу Планка.

Такий коливальний контурмає незаперечні переваги в порівнянні зі своїми механічними та астрономічними попередниками. Для одного такого атомного осцилятора резонансна частота атомів будь-якої речовини буде однакова, чого не можна сказати про маятники і п'єзокристали. До того ж атоми не змінюють з часом своїх властивостей і не зношуються. Тому атомний годинник є надзвичайно точним і практично вічним хронометром.

Точний час та сучасні технології

Телекомунікаційні мережі, супутниковий зв'язок, GPS, NTP-сервера, електронні транзакції на біржі, інтернет-аукціони, процедура купівлі квитків через інтернет – всі ці та багато інших явищ давно вже міцно увійшли до нашого життя. Адже якби людство не винайшло атомного годинника, всього б цього просто не було. Точний час, синхронізація з яким дозволяє мінімізувати будь-які помилки, затримки і запізнення, дає можливість людині максимально повно використовувати цей безцінний непоправний ресурс, якого ніколи не буває занадто багато.

Високоточний атомний годинник, який робить помилку в одну секунду за 300 мільйонів років. Цей годинник, який замінив стару модель, яка припускалася помилки в одну секунду за сто мільйонів років, тепер задає стандарт американського громадянського часу. «Лента.ру» вирішила згадати історію створення атомного годинника.

Перший атом

Для того, щоб створити годинник, достатньо використовувати будь-який періодичний процес. І історія появи приладів вимірювання часу - це частково історія появи нових джерел енергії, або нових коливальних систем, що використовуються в годинах. Найпростішим годинником є, ймовірно, сонячний: для їхньої роботи необхідно тільки Сонце і предмет, який відкидає тінь. Недоліки цього визначення часу очевидні. Водяний і пісочний годинник теж не кращий: він придатний лише для вимірювання порівняно коротких проміжків часу.

Найдавніші механічні годинникибули знайдені в 1901 році поряд з островом Антикитера на затонулому кораблі в Егейському морі. Вони містять близько 30 бронзових шестерень у дерев'яному корпусі розміром 33 на 18 на 10 сантиметрів і датуються приблизно роком до нашої ери.

Протягом майже двох тисяч років механічний годинник був найточнішим і надійнішим. Поява в 1657 році класичної праці Християна Гюйгенса «Маятниковий годинник» з описом пристрою відліку часу з маятником в якості коливальної системи, стала, ймовірно, апогеї. такого типу.

Однак астрономи та мореплавці все одно використовували зоряне небо та карти для визначення свого місця розташування та точного часу. Перший же електричний годинник винайшов у 1814 році Френсіс Роналдс. Однак перший такий прилад був неточним через чутливість до змін температури.

Подальша історія годинника пов'язана з використанням у пристроях різних коливальних систем. Представлені в 1927 році співробітниками Лабораторій Белла кварцовий годинник використовували п'єзоелектричні властивості кристала кварцу: при впливі на нього електричного струмукристал починає стискатися. Сучасні хронометри кварцові можуть забезпечити точність до 0,3 секунди на місяць. Однак, оскільки кварц схильний до старіння, з часом годинник починає йти з меншою точністю.

З розвитком атомної фізики вчені запропонували використовувати як коливальні системи саме частинки речовини. Так з'явився перший атомний годинник. Ідею про можливість використання атомних коливань водню для вимірювання часу запропонував ще 1879 року англійський фізиклорд Кельвін, однак тільки до середини XX століття це стало можливим.

Репродукція картини Губерта фон Геркомера (1907)

У 1930-х роках американський фізик та першовідкривач ядерного магнітного резонансу Ісідор Рабі почав працювати над атомним годинникомз цезієм-133, проте початок війни завадив йому. Вже після війни у ​​1949 році в Національному комітеті стандартів США за участю Гарольда Лайонсона було створено перші молекулярний годинник, що використовують молекули аміаку. Але перші такі прилади вимірювання часу не були точними, як сучасний атомний годинник.

Відносно мала точність була пов'язана з тим, що через взаємодію молекул аміаку між собою та зі стінками ємності, в якій знаходилася ця речовина, змінювалася енергія молекул, та їх спектральні лініїпоширювалися. Цей ефект дуже схожий на тертя в механічному годиннику.

Пізніше, в 1955 році, Луї Есссен з Національної фізичної лабораторії Великобританії представив перший атомний годинник на цезії-133. Цей годинник накопичував помилку в одну секунду за мільйон років. Прилад отримав назву NBS-1 і став вважатися цезієвим стандартом частоти.

Принципова схемаатомний годинник складається з кварцового генератора, контрольованого дискримінатором за схемою зворотного зв'язку. У генераторі використовуються п'єзоелектричні властивості кварцу, тоді як у дискримінаторі відбуваються енергетичні коливання атомів, тому коливання кварцу відстежуються сигналами від переходів з різних енергетичних рівнів в атомах або молекулах. Між генератором і дискримінатором знаходиться компенсатор, налаштований частоту атомних коливань і порівнює її з частотою коливань кристала.

Атоми, що використовуються в годиннику, повинні забезпечувати стабільні коливання. Для кожної частоти електромагнітного випромінюванняІснують свої атоми: кальцію, стронцію, рубідії, цезію, водню. Або навіть молекули аміаку та йоду.

Еталон часу

З появою атомних приладів вимірювання часу стало можливим використовувати їх як універсальний зразок для визначення секунди. З 1884 року Грінвічський час, який вважався світовим стандартом, поступився місцем еталону атомного годинника. У 1967 році рішенням 12-ї Генеральної конференції заходів і терезів одну секунду визначили як тривалість 9192631770 періодів випромінювання, що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133. Таке визначення секунди не залежить від астрономічних параметрів і може відтворюватись у будь-якій точці планети. Цезій-133, що використовується в еталоні атомного годинника, - єдиний стабільний ізотоп цезію зі 100-відсотковою поширеністю на Землі.

Атомний годинник використовується і в супутниковій системі навігації; вони необхідні визначення точного часу та координат супутника. Так, у кожному супутнику системи GPS встановлені по чотири комплекти таких годинників: два рубідієві і два цезієві, які забезпечують точність передачі сигналу в 50 наносекунд. На російських супутниках системи ГЛОНАСС теж встановлені цезієві і рубідієві атомні прилади вимірювання часу, а на супутниках європейської геопозиційної системи Galileo, що розгортається ─ водневі і рубідієві.

Точність водневого годинника - найвища. Вона становить 0,45 наносекунди за 12 годин. Очевидно, використання Galileo таких точного годинникавиведе цю навігаційну систему у лідери вже у 2015 році, коли на орбіті буде 18 її супутників.

Компактні атомні годинники

Hewlett-Packard стала першою компанією, яка зайнялася розробкою компактного атомного годинника. У 1964 році нею був створений цезієвий прилад HP 5060A розміром з велику валізу. Компанія й надалі розвивала цей напрямок, але з 2005 року продала свій підрозділ, який розробляє атомний годинник компанії Symmetricom.

У 2011 році фахівці Лабораторії Дрейпера і Сандійських національних лабораторій розробили, а компанія Symmetricom випустила перший мініатюрний атомний годинник Quantum. На момент випуску вони коштували близько 15 тисяч доларів, ув'язнені в герметичний корпус розміром 40 на 35 на 11 міліметрів і важили 35 грамів. Споживана потужність годинника становила менше 120 мл. Спочатку вони були розроблені на замовлення Пентагону і призначалися для обслуговування навігаційних систем, що функціонують незалежно від GPS, наприклад, глибоко під водою або землею.

Вже наприкінці 2013 року американська компанія Bathys Hawaii представила перший «наручний» атомний годинник. Як основний компонент у них використовується чіп SA.45s виробництва компанії Symmetricom. Усередині чіпа розташовується капсула з цезієм-133. У конструкцію годинника також входять фотоелементи та малопотужний лазер. Останній забезпечує нагрівання газоподібного цезію, внаслідок чого його атоми починають переходити з одного енергетичного рівняна іншій. Вимірювання часу таки проводиться за рахунок фіксування такого переходу. Вартість нового приладу складає близько 12 тисяч доларів.

Тенденції до мініатюризації, автономності та точності призведуть до того, що вже в недалекому майбутньому з'являться нові пристрої з використанням атомного годинника у всіх сферах. людського життя, починаючи з космічних дослідженьна орбітальних супутникахта станціях до побутового застосування в кімнатних та наручних системах.

Атомний годинник є найбільш точними приладами для вимірювання часу, які існують сьогодні, і набувають все більше значенняз розвитком та ускладненням сучасних технологій.

Принцип роботи

Атомний годинник точний час відраховує не завдяки радіоактивного розпаду, як може здатися за їх назвою, а використовуючи коливання ядер і навколишніх електронів. Їх частоту визначає маса ядра, гравітація та електростатичний «балансир» між позитивно зарядженим ядром та електронами. Це не зовсім відповідає звичайному годинниковому механізму. Атомний годинник є більш надійними зберігачами часу, тому що їх коливання не змінюються в залежності від таких факторів. довкілляяк вологість, температура або тиск.

Еволюція атомного годинника

За багато років вчені зрозуміли, що атоми мають резонансні частоти, пов'язані зі здатністю кожного поглинати і випускати електромагнітне випромінювання. У 1930-х та 1940-х роках було розроблено обладнання для високочастотного зв'язку та РЛС, яке могло взаємодіяти з частотами резонансу атомів та молекул. Це сприяло виникненню ідеї годинника.

Перші екземпляри були побудовані у 1949 році Національним інститутомстандартів та технологій (NIST). Як джерело вібрації у яких використовувався аміак. Однак вони виявилися не набагато точнішими за існуючий стандарт часу, і в наступному поколінні був застосований цезій.

Новий стандарт

Зміна точності вимірювання часу виявилася настільки великою, що в 1967 році Генеральна конференція з мір і ваг визначила секунду SI як 9192631770 коливань атома цезію на його резонансній частоті. Це означало, що час більше не був пов'язаний із рухом Землі. Найбільш стабільний атомний годинник у світі був створений у 1968 році і використовувався як частина системи відліку часу NIST аж до 1990-х років.

Вагон удосконалень

Одним із останніх досягнень у цій галузі є лазерне охолодження. Це покращило ставлення сигнал - шум і скоротило невизначеність у тактовому сигналі. Для розміщення цієї системи охолодження та іншого обладнання, що використовується для поліпшення цезієвого годинника, потрібно місце розміром із залізничний вагон, хоча комерційні варіанти можуть поміститися в валізі. Одна з таких лабораторних установок відраховує час у Боулдері, штат Колорадо, і є найточнішим годинником на Землі. Вони помиляються лише на 2 наносекунди на день або на 1 с в 1,4 млн років.

Складна технологія

Така величезна точність є результатом складного технологічного процесу. Перш за все рідкий цезій поміщають у піч і нагрівають доти, доки він не перетвориться на газ. Атоми металу на високій швидкості виходять через невеликий отвір у печі. Електромагніти змушують їх розділитись на окремі пучки з різними енергіями. Необхідний промінь проходить через U-подібний отвір, і атоми піддаються опроміненню енергією мікрохвильового випромінювання частотою 9192631770 Гц. Завдяки цьому вони порушуються та переходять в інший енергетичний стан. Потім магнітне поле відфільтровує інші енергетичні стани атомів.

Детектор реагує на цезій і показує максимум при правильному значеннічастоти. Це необхідно для налаштування кварцового генератора, що керує механізмом тактування. Розподіл його частоти на 9192631770 і дає один імпульс в секунду.

Не лише цезій

Хоча найбільш поширені атомні годинники використовують властивості цезію, є й інші їх типи. Вони відрізняються застосовуваним елементом та засобами визначення зміни енергетичного рівня. Іншими матеріалами є водень та рубідій. Атомний годинник на водні функціонує подібно до цезієвих, але вимагає ємності зі стінками з особливого матеріалу, що перешкоджає занадто швидкій втраті атомами енергії. Рубідієвий годинник найбільш простий і компактний. Вони скляний осередок, заповнена газоподібним рубідієм, змінює поглинання світла при вплив надвисокої частоти.

Кому потрібен точний час?

Сьогодні час можна відраховувати з особливою точністю, але чому це важливо? Це необхідно у таких системах, як мобільні телефони, інтернет, GPS, авіаційні програми та цифрове телебачення. На перший погляд, це не очевидно.

Приклад того, як використовується точний час – синхронізація пакетів. Через середню лініюзв'язки відбуваються тисячі телефонних дзвінків. Це можливе лише тому, що розмова не передається повністю. Телекомунікаційна компанія поділяє його на дрібні пакети і навіть пропускає частину інформації. Потім вони проходять через лінію разом із пакетами інших розмов і на іншому кінці відновлюються, не змішуючись. Система тактування телефонної станції може визначати, які пакети належать цій розмові, за точним часом відправлення інформації.

GPS

Інший реалізацією точного часу є система глобального позиціонування. Вона складається з 24 супутників, які передають свої координати та час. Будь-який GPS-приймач може з'єднатися з ними і порівняти час трансляції. Різниця дозволяє користувачеві визначити своє місцезнаходження. Якби цей годинник був не дуже точним, то система GPS була б непрактичною і ненадійною.

Межа досконалості

З розвитком технологій та атомного годинника стали помітні неточності Всесвіту. Земля рухається нерівномірно, що призводить до випадкових коливань тривалості років і днів. У минулому ці зміни залишилися б непоміченими, оскільки інструменти для вимірювання часу були неточними. Проте, на превелике розчарування дослідників і вчених, час атомного годинника доводиться коригувати для компенсації аномалій. реального світу. Вони є дивовижними інструментами, що сприяють просуванню сучасних технологій, але їхня досконалість обмежена межами, встановленими самою природою.

Атомний годинник January 27th, 2016

Батьківщиною першого у світі кишенькових годинників із вбудованим атомним стандартом часу стане не Швейцарія і навіть не Японія. Ідея їх створення зародилася у самому серці Великобританії у лондонської марки Hoptroff

Атомний або як його ще називають «квантовий годинник» - це пристрій, який вимірює час, використовуючи для цього власні коливання, пов'язані з процесами, що відбуваються на рівні атомів або молекул. Річард Хоптроф (Richard Hoptroff) вирішив, що сучасним джентльменам, які виявляють інтерес до надтехнологічних пристроїв, настав час змінити свій кишеньковий механічний годинник на щось більш екстравагантне і неординарне, а також що відповідає сучасним урбаністичним тенденціям.

Так, публіці був продемонстрований елегантний за своїм зовнішнім виглядом кишеньковий атомний годинник Hoptroff No. 10, які можуть здивувати сучасне досвідчене великою кількістю гаджетів покоління не лише своїм ретро-стилем та фантастичною точністю ходу, але й терміном експлуатації. За заявою розробників, маючи при собі цей годинник, ви зможете залишатися пунктуальною людиною протягом не менше 5 млрд років.

Що ще можна дізнатися про них…

Фото 2

Для всіх тих, хто ніколи не цікавився подібним годинником, варто коротко розповісти принцип їхньої дії. Усередині «атомного пристрою» немає нічого, що нагадувало б класичний механічний годинник. У Hoptroff No. 10 відсутні механічні деталі як такі. Натомість кишеньковий атомний годинник оснащується герметичною камерою, заповненою радіоактивним. газоподібною речовиною, температура якого перебуває під контролем спеціальної печі Точний відлік часу відбувається так: лазери збуджують атоми хімічного елемента, що є свого роду «наповнювачем» годинника, а резонатор фіксує і вимірює кожен атомний перехід. Сьогодні базовим елементом таких пристроїв є цезій. Якщо згадати систему одиниць СІ, то в ній значення секунди пов'язане з кількістю періодів електромагнітного випромінювання при переході атомів цезію-133 з одного на інший енергетичний рівень.

Фото 3

Якщо в смартфонах серцем пристрою вважається процесорний чіп, то Hoptroff No. 10 цю роль бере він модуль-генератор еталонного часу. Його постачанням займається фірма Symmetricom, а сам чіп спочатку був орієнтований на використання у військовій галузі – у безпілотних літальних апаратах.

Атомний годинник CSAC має термостат з регулюванням температури, всередині якого міститься камера з парами цезію. Під впливом лазера на атоми цезію-133 починається їх перехід з одного енергетичного станув інше, для вимірювання якого використовується НВЧ-резонатор. З 1967 року Міжнародна системаодиниць (СІ) визначає одну секунду як 9192631770 періодів електромагнітного випромінювання, що виникає при переході між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133. Виходячи з цього, складно собі уявити точніші з технічної точки зору годинники на цезієвій основі. Згодом, враховуючи останні досягненняв області вимірювання часу, точність нового оптичного годинника на базі іона алюмінію, що пульсує з частотою ультрафіолетового випромінювання(у 100 000 разів перевищує мікрохвильові частоти цезієвого годинника), у сотні разів перевищить точність атомних хронометрів. Висловлюючись доступною мовою, похибка ходу нової кишенькової моделі No.10 від Hoptroff складає 0,0015 секунд на рік, що в 2,4 мільйона разів перевищує стандарти COSC.

Фото 4

Функціональний бік пристрою також на межі фантастики. З його допомогою можна дізнатися: час, дату, день тижня, рік, широту та довготу в різних величинах, тиск, вологість, зоряний годинник та хвилини, прогноз припливів та багато інших показників. Годинник поставляється в золотому виконанні, а для створення їх корпусу з дорогоцінного металу планується використовувати тривимірний друк.

Річард Хоптроф щиро вважає, що саме даний варіант виробництва свого дітища є найкращим. Щоб трохи змінити дизайнерську складову конструкції, зовсім не потрібно буде перебудовувати виробничу лінію, а використовувати для цього функціональну гнучкість друкуючого 3D-пристрою. Щоправда, варто відзначити, що показаний прототип годинника був виготовлений класичним способом.

Фото 5

Час нині коштує дуже дорого, а кишеньковий годинник Hoptroff No. 10 - тому пряме підтвердження. За попередньою інформацією, перша партія атомних пристроївстановитиме 12 одиниць, а щодо вартості, то ціна за 1 екземпляр становитиме $78 000.

Фото 6

За словами Річарда Хоптроффа, керуючого директора марки, лондонська прописка Hoptroff відіграла ключову роль у виникненні цієї ідеї. “У своїх кварцових механізмах ми використовуємо високоточну систему коливання з сигналом GPS. Але в центрі Лондона не так просто зловити цей сигнал. Якось під час поїздки до Грінвічської обсерваторії я побачив там атомний годинник Hewlett Packard і вирішив придбати собі щось подібне через Інтернет. І не зміг. Натомість мені на очі потрапила інформація про чіп компанії Symmetricon, і після трьох днів роздумів я зрозумів, що він чудово підійде для кишенькового годинника”.

Чіп, про який йде мова, являє собою цезієвий атомний годинник SA.45s (CSAC), що належить до першого покоління мініатюрних атомних годинників для GPS-приймачів, ранцевих радіостанцій і безпілотних апаратів. Незважаючи на свої скромні габарити (40 мм х 34,75 мм), в наручний годинник він все ж таки навряд чи поміститься. Тому Хоптрофф вирішив оснастити ними кишенькову модель досить солідних розмірів (82 мм у діаметрі).

Крім звання найточнішого годинника у світі, Hoptroff No 10 (десятий за рахунком механізм марки) претендує також на перший золотий корпус, виготовлений з використанням технології 3D-друку. Хоптрофф поки що не може з точністю сказати, скільки золота знадобиться для виготовлення корпусу (робота над першим прототипом завершилася, коли номер уже пішов у друк), але передбачає, що його вартість становитиме "мінімум кілька тисяч фунтів". А з огляду на весь той обсяг наукових досліджень, Потрібні розробки продукту (взяти хоча б функцію розрахунку припливів і відливів по гармонійним постійним для 3 тис. різних портів), можна очікувати, що його кінцева роздрібна ціна становитиме близько 50 тис. фунтів стерлінгів.

Золотий корпус моделі No 10 на виході з 3D-принтера та у готовому вигляді

Покупці автоматично стають членами ексклюзивного клубу і повинні підписати письмове зобов'язання не використовувати чіп атомного годинника як зброю. "Це одна з умов нашого договору з постачальником, - пояснює пан Хоптрофф, - оскільки спочатку атомний чіп застосовувався в системах наведення ракет". Не так вже й багато за можливість отримати годинник з бездоганною точністю.

Щасливі власники No.10 від Hoptroff отримають у своє розпорядження набагато більше, ніж просто високоточний годинник. Модель також виконує функцію кишенькового навігаційного пристрою, що дозволяє визначити довготу з точністю до однієї морської милі, навіть після багаторічного перебування в морі за допомогою простого секстанта. Модель отримає два циферблати, проте дизайн одного з них поки що тримається в секреті. Інший же є круговерть лічильників, що відображають цілих 28 ускладнень: від усіх можливих хронометричних функцій і покажчиків календаря до компаса, термометра, гігрометра (приладу для вимірювання рівня вологості), барометра, лічильників широти і довготи та індикатора часу припливу/відливу. І це не кажучи вже про життєво важливі індикатори стану атомного термостата.

У Hoptroff у планах виробництво ряду нових продуктів, серед яких електронна версія легендарного ускладненого годинника Space Traveller Джорджа Деніелса. Зараз над ними ведеться робота, мета якої - інтегрувати в годинник технологію Bluetooth для збереження особистої інформації власника та забезпечення автоматичного налаштування таких ускладнень, як індикатор фаз Місяця.

Перші екземпляри No.10 з'являться вже в наступному році, а поки що компанія займається пошуком відповідних партнерівсеред ретейлерів. “Ми, звичайно, могли б спробувати продавати їх через Інтернет, але це модель преміум-класу, тому, щоб гідно оцінити цей годинник, їх все ж таки потрібно потримати в руках. А значить, нам таки доведеться скористатися послугами ретейлерів, і ми готові розпочати переговори”, - каже пан Хоптрофф.

І навіть Оригінал статті знаходиться на сайті ІнфоГлаз.рфПосилання на статтю, з якою зроблено цю копію -