የአቶሚክ ሰዓቶች እንዴት እንደሚሠሩ (5 ፎቶዎች). በዓለም ላይ በጣም ትክክለኛው ሰዓት - ኳንተም

መብራቱ በድንገት ሲጠፋ እና ትንሽ ቆይቶ ተመልሶ ሲመጣ, ሰዓቱን መቼ እንደሚያዘጋጁ እንዴት ያውቃሉ? አዎ፣ እያወራሁ ነው። ኤሌክትሮኒክ ሰዓትምናልባት ብዙዎቻችን ያለን. ጊዜ እንዴት እንደሚስተካከል አስበህ ታውቃለህ? በዚህ ጽሑፍ ውስጥ ስለ አቶሚክ ሰዓት እና እንዴት መላውን ዓለም ምልክት እንደሚያደርግ እንማራለን.

የአቶሚክ ሰዓቶች ራዲዮአክቲቭ ናቸው?

የአቶሚክ ሰዓቶች ከማንኛውም ሰዓት የተሻለ ጊዜን ይናገራሉ። ከምድር መዞር እና ከዋክብት እንቅስቃሴ የተሻለ ጊዜን ያሳያሉ. የአቶሚክ ሰዓቶች ከሌለ የጂፒኤስ አሰሳ የማይቻል ይሆናል, ኢንተርኔት አይመሳሰልም, እና የፕላኔቶች አቀማመጥ ለጠፈር ፍተሻዎች እና ተሽከርካሪዎች በበቂ ትክክለኛነት አይታወቅም.

የአቶሚክ ሰዓቶች ራዲዮአክቲቭ አይደሉም። በአቶሚክ fission ላይ አይመሰረቱም. ከዚህም በላይ ልክ እንደ መደበኛ ሰዓት ጸደይ አለው. በመደበኛ ሰዓት እና በአቶሚክ ሰዓት መካከል ያለው ትልቁ ልዩነት በአቶሚክ ሰዓት ውስጥ መወዛወዝ በዙሪያው ባሉት ኤሌክትሮኖች መካከል ባለው አቶም ኒውክሊየስ ውስጥ መከሰቱ ነው። እነዚህ መወዛወዝ በተጠማዘዘ ሰዓት ላይ ካለው ሚዛን ጎማ ጋር እምብዛም ትይዩ አይደሉም፣ ነገር ግን ሁለቱም የመወዛወዝ ዓይነቶች የጊዜን ሂደት ለመከታተል ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ። በአቶም ውስጥ ያለው የንዝረት ድግግሞሽ የሚወሰነው በኒውክሊየስ፣ በስበት ኃይል እና በኤሌክትሮስታቲክ "ጸደይ" ብዛት በኒውክሊየስ አወንታዊ ክፍያ እና በዙሪያው ባለው የኤሌክትሮኖች ደመና መካከል ነው።

ምን አይነት የአቶሚክ ሰዓቶችን እናውቃለን?

ዛሬ አሉ። የተለያዩ ዓይነቶችየአቶሚክ ሰዓቶች, ግን በተመሳሳይ መርሆች ላይ የተገነቡ ናቸው. ዋናው ልዩነት ከኤለመንቱ እና ከኃይል ደረጃዎች ለውጦችን የመለየት ዘዴዎች ጋር ይዛመዳል. መካከል የተለያዩ ዓይነቶችየሚከተሉት የአቶሚክ ሰዓቶች አሉ:

• የሲሲየም አቶሚክ ሰዓቶች የሲሲየም አተሞች ጨረሮችን በመጠቀም። ሰዓቱ መግነጢሳዊ መስክን በመጠቀም የተለያየ የኃይል ደረጃ ያላቸውን የሲሲየም አተሞችን ይለያል።
• የሃይድሮጂን አቶሚክ ሰዓት ሃይድሮጂን አተሞች በተፈለገው የኃይል መጠን ግድግዳዎች በተሠሩበት መያዣ ውስጥ ያስቀምጣል ልዩ ቁሳቁስ, ስለዚህ አተሞች በከፍተኛ ፍጥነት ያላቸውን የኃይል ሁኔታ አያጡም.
• የሩቢዲየም አቶሚክ ሰዓቶች፣ ከሁሉም በጣም ቀላል እና በጣም የታመቀ፣ ሩቢዲየም ጋዝ የያዘ የመስታወት ሴል ይጠቀማሉ።

በአሁኑ ጊዜ በጣም ትክክለኛ የሆኑት የአቶሚክ ሰዓቶች የሲሲየም አቶም እና የተለመደው መግነጢሳዊ መስክ ከጠቋሚዎች ጋር ይጠቀማሉ. በተጨማሪም የሲሲየም አተሞች በሌዘር ጨረሮች የተያዙ ናቸው, ይህም በዶፕለር ተጽእኖ ምክንያት አነስተኛ ድግግሞሽ ለውጦችን ይቀንሳል.

በሲሲየም ላይ የተመሰረቱ አቶሚክ ሰዓቶች እንዴት ይሰራሉ?

አቶሞች የባህሪ የንዝረት ድግግሞሽ አላቸው። የተለመደው የድግግሞሽ ምሳሌ የሶዲየም ብርቱካናማ ብርሃን ነው። የጠረጴዛ ጨውበእሳት ውስጥ ከተጣለ. አቶም ብዙ የተለያዩ ድግግሞሾች አሉት፣ አንዳንዶቹ በሬዲዮ ክልል፣ አንዳንዶቹ በሚታየው ስፔክትረም ውስጥ እና አንዳንዶቹ በመካከላቸው። Cesium-133 ብዙውን ጊዜ ለአቶሚክ ሰዓቶች ይመረጣል.

የሲሲየም አተሞች በአቶሚክ ሰዓት ውስጥ እንዲስተጋባ ለማድረግ ከሽግግሮች ውስጥ አንዱ ወይም የሚያስተጋባው ድግግሞሽ በትክክል መለካት አለበት። ይህ አብዛኛውን ጊዜ ክሪስታል ኦስቲልተርን ወደ የሲሲየም አቶም መሠረታዊ ማይክሮዌቭ ድምጽ በመቆለፍ ነው. ይህ ምልክት የሬዲዮ ፍሪኩዌንሲ ስፔክትረም በማይክሮዌቭ ክልል ውስጥ የሚገኝ ሲሆን ከቀጥታ ስርጭት የሳተላይት ምልክቶች ጋር ተመሳሳይ ድግግሞሽ አለው። መሐንዲሶች ለዚህ ስፔክትረም ክልል መሣሪያዎችን እንዴት መፍጠር እንደሚችሉ ያውቃሉ ፣ በዝርዝር።

ሰዓት ለመፍጠር ሲሲየም በመጀመሪያ ይሞቃል አተሞች በእንፋሎት እና በከፍተኛ የቫኩም ቱቦ ውስጥ ያልፋሉ። በመጀመሪያ መግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ያልፋሉ, በሚፈለገው የኃይል ሁኔታ አተሞችን ይመርጣል; ከዚያም ኃይለኛ ማይክሮዌቭ መስክ ውስጥ ያልፋሉ. የማይክሮዌቭ ኢነርጂ ድግግሞሽ በጠባብ የድግግሞሽ መጠን ወደ ኋላ እና ወደ ፊት ስለሚዘል በአንድ የተወሰነ ነጥብ ላይ ድግግሞሽ 9,192,631,770 ኸርዝ (ኸርዝ ወይም ዑደቶች በሰከንድ) ይደርሳል። የማይክሮዌቭ oscillator ክልል ቀድሞውኑ ወደዚህ ድግግሞሽ ቅርብ ነው ምክንያቱም እሱ የሚመረተው በትክክለኛ ክሪስታል ማወዛወዝ ነው። የሲሲየም አቶም የሚፈለገውን ድግግሞሽ የማይክሮዌቭ ኃይል ሲቀበል የኃይል ሁኔታውን ይለውጣል።

በቱቦው መጨረሻ ላይ ማይክሮዌቭ መስክ ትክክለኛ ድግግሞሽ ከሆነ ሌላ መግነጢሳዊ መስክ የኃይል ሁኔታቸውን የቀየሩ አተሞችን ይለያል። በቱቦው መጨረሻ ላይ ያለው ጠቋሚ ከሴሲየም አተሞች ብዛት ጋር ተመጣጣኝ የሆነ የውጤት ምልክት ያመነጫል እና የማይክሮዌቭ ድግግሞሽ በበቂ ሁኔታ ትክክል በሚሆንበት ጊዜ ከፍ ይላል። ክሪስታል ኦስቲልተርን እና ስለዚህ ማይክሮዌቭ መስክን ወደሚፈለገው ድግግሞሽ ለማምጣት ይህ ከፍተኛ ምልክት ለማረም ያስፈልጋል። ይህ የታገደ ፍሪኩዌንሲ በ9,192,631,770 የተከፋፈለ ሲሆን ይህም የገሃዱ ዓለም የሚፈልገውን አንድ የልብ ምት በሰከንድ ለመስጠት ነው።

የአቶሚክ ሰዓት መቼ ተፈጠረ?

እ.ኤ.አ. በ 1945 የኮሎምቢያ ዩኒቨርሲቲ የፊዚክስ ፕሮፌሰር ኢሲዶር ራቢ በ 1930 ዎቹ ውስጥ በተዘጋጁ ቴክኒኮች ላይ በመመርኮዝ ሊሠራ የሚችል ሰዓት አቅርበዋል ። የአቶሚክ ጨረር ማግኔቲክ ሬዞናንስ ተብሎ ይጠራ ነበር. እ.ኤ.አ. በ 1949 የብሔራዊ ደረጃዎች ቢሮ በአሞኒያ ሞለኪውል ላይ የተመሠረተ ፣ ንዝረቱ የተነበበ እና በ 1952 በሲሲየም አተሞች ፣ NBS-1 ላይ የተመሰረተ የአለም የመጀመሪያው አቶሚክ ሰዓት መፈጠሩን አስታውቋል።

እ.ኤ.አ. በ 1955 በእንግሊዝ የሚገኘው ናሽናል ፊዚካል ላብራቶሪ የሲሲየም ጨረርን እንደ የካሊብሬሽን ምንጭ በመጠቀም የመጀመሪያውን ሰዓት ሠራ። በሚቀጥሉት አስርት ዓመታት ውስጥ፣ የበለጠ የላቁ ሰዓቶች ተፈጥረዋል። እ.ኤ.አ. በ 1967 ፣ በ 13 ኛው አጠቃላይ የክብደት እና ልኬቶች አጠቃላይ ኮንፈረንስ ፣ የSI ሰከንድ የሚወሰነው በሲሲየም አቶም ንዝረት ላይ በመመርኮዝ ነው። በዓለም ላይ የጊዜ አጠባበቅ ሥርዓት አልነበረም የበለጠ ትክክለኛ ትርጓሜዎችከዚህ ይልቅ. NBS-4, በዓለም ላይ በጣም የተረጋጋ የሲሲየም ሰዓት, ​​በ 1968 ተጠናቅቋል እና እስከ 1990 ድረስ ጥቅም ላይ ውሏል.

የአቶሚክ ሰዓቶች ዛሬ ካሉት እና ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመሩ የመጡ በጣም ትክክለኛዎቹ የሰዓት መለኪያ መሳሪያዎች ናቸው። ከፍ ያለ ዋጋከልማት እና ውስብስብነት ጋር ዘመናዊ ቴክኖሎጂዎች.

የአሠራር መርህ

የአቶሚክ ሰዓቶች ትክክለኛ ጊዜን የሚይዙት በሬዲዮአክቲቭ መበስበስ ምክንያት ሳይሆን ስማቸው እንደሚጠቁመው ነገር ግን የኒውክሊየስ ንዝረትን እና በዙሪያቸው ያሉትን ኤሌክትሮኖች በመጠቀም ነው። የእነሱ ድግግሞሽ የሚወሰነው በአዎንታዊ ኃይል በተሞላው ኒውክሊየስ እና ኤሌክትሮኖች መካከል ባለው የኒውክሊየስ ፣ የስበት ኃይል እና ኤሌክትሮስታቲክ “ሚዛን” ብዛት ነው። ይህ ከመደበኛ የእጅ ሰዓት እንቅስቃሴ ጋር ሙሉ በሙሉ አይዛመድም። የአቶሚክ ሰዓቶች የበለጠ አስተማማኝ ጊዜ ጠባቂዎች ናቸው, ምክንያቱም የእነሱ ማወዛወዝ በእንደዚህ አይነት ሁኔታዎች ላይ አይለወጥም አካባቢ, እንደ እርጥበት, ሙቀት ወይም ግፊት.

የአቶሚክ ሰዓቶች ዝግመተ ለውጥ

ዓመታት እያለፉ ሲሄዱ ሳይንቲስቶች አተሞች የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮችን የመምጠጥ እና የመለጠጥ ችሎታ ጋር የሚዛመዱ አስተጋባ ድግግሞሽ እንዳላቸው ተገንዝበዋል። በ 1930 ዎቹ እና 1940 ዎቹ ውስጥ ከፍተኛ ድግግሞሽ የመገናኛ እና የራዳር መሳሪያዎች ከአቶሞች እና ሞለኪውሎች ሬዞናንስ ድግግሞሾች ጋር ተገናኝተዋል። ይህ ለአንድ ሰዓት ሀሳብ አስተዋፅዖ አድርጓል።

የመጀመሪያዎቹ ምሳሌዎች በ 1949 በብሔራዊ ደረጃዎች እና ቴክኖሎጂ ተቋም (NIST) ተገንብተዋል. አሞኒያ እንደ የንዝረት ምንጭ ሆኖ አገልግሏል። ነገር ግን፣ ከነባሩ የጊዜ መለኪያ የበለጠ ትክክል አልነበሩም፣ እና ሲሲየም በሚቀጥለው ትውልድ ጥቅም ላይ ውሏል።

አዲስ ደረጃ

የጊዜ መለኪያ ትክክለኛነት ለውጥ በጣም ትልቅ ከመሆኑ የተነሳ እ.ኤ.አ. በ1967 አጠቃላይ የክብደት እና የመለኪያ ኮንፈረንስ SI ሰከንድ 9,192,631,770 የሲሲየም አቶም ንዝረት በሚያስተጋባ ድግግሞሽ ገለፀ። ይህ ማለት ጊዜ ከምድር እንቅስቃሴ ጋር የተገናኘ አይደለም. በዓለም ላይ በጣም የተረጋጋው የአቶሚክ ሰዓት በ1968 የተፈጠረ ሲሆን እስከ 1990ዎቹ ድረስ እንደ NIST የጊዜ አጠባበቅ ስርዓት አካል ሆኖ አገልግሏል።

ማሻሻያ መኪና

በዚህ አካባቢ ካሉት የቅርብ ጊዜ እድገቶች አንዱ ሌዘር ማቀዝቀዣ ነው. ይህ የምልክት-ወደ-ጫጫታ ሬሾን አሻሽሏል እና በሰዓት ምልክት ላይ ያለውን እርግጠኛ አለመሆን ቀንሷል። ይህንን የማቀዝቀዝ ስርዓት እና ሌሎች የሲሲየም ሰዓቶችን ለማሻሻል ጥቅም ላይ የሚውሉ መሳሪያዎችን ማኖር የባቡር ሀዲድ መኪናን የሚያክል ቦታ ያስፈልገዋል, ምንም እንኳን የንግድ ስሪቶች በሻንጣ ውስጥ ሊገቡ ይችላሉ. ከእነዚህ ውስጥ አንዱ የላብራቶሪ ጭነቶችበቦልደር፣ ኮሎራዶ ውስጥ ጊዜን ይቆጥባል፣ እና በምድር ላይ በጣም ትክክለኛው ሰዓት ነው። እነሱ የተሳሳቱት በቀን 2 ናኖሴኮንዶች ወይም በ 1.4 ሚሊዮን ዓመታት 1 ሰከንድ ብቻ ነው።

ውስብስብ ቴክኖሎጂ

ይህ ትልቅ ትክክለኛነት የውስብስብ ውጤት ነው። የቴክኖሎጂ ሂደት. በመጀመሪያ ፈሳሽ ሲሲየም በምድጃ ውስጥ ይቀመጥና ወደ ጋዝ እስኪቀየር ድረስ ይሞቃል. የብረት አተሞች በምድጃው ውስጥ ባለው ትንሽ ቀዳዳ በኩል በከፍተኛ ፍጥነት ይወጣሉ. ኤሌክትሮማግኔቶች በተለያየ ኃይል ወደ ተለያዩ ምሰሶዎች እንዲከፋፈሉ ያደርጋቸዋል. የሚፈለገው ጨረር በ U ቅርጽ ያለው ቀዳዳ ውስጥ ያልፋል, እና አተሞች በማይክሮዌቭ ኃይል በ 9,192,631,770 Hz ድግግሞሽ ይሞላሉ. ለዚህም ምስጋና ይግባቸውና ወደ ሌላ የኃይል ሁኔታ ይንቀሳቀሳሉ. ከዚያም መግነጢሳዊው መስክ ሌሎች የአተሞችን የኢነርጂ ሁኔታዎች ያጣራል።

ጠቋሚው ለሲሲየም ምላሽ ይሰጣል እና ከፍተኛውን በ ትክክለኛ ዋጋድግግሞሽ. ይህ የሰዓት አሠራሩን የሚቆጣጠረውን የኳርትዝ oscillator ለማዋቀር አስፈላጊ ነው. ድግግሞሹን በ 9.192.631.770 ማካፈል በሴኮንድ አንድ የልብ ምት ይሰጣል።

ሲሲየም ብቻ አይደለም።

ምንም እንኳን በጣም የተለመዱት የአቶሚክ ሰዓቶች የሲሲየም ባህሪያትን ቢጠቀሙም, ሌሎች ዓይነቶችም አሉ. ጥቅም ላይ በሚውለው ንጥረ ነገር እና በሃይል ደረጃ ላይ ለውጦችን ለመወሰን ዘዴዎች ይለያያሉ. ሌሎች ቁሳቁሶች ሃይድሮጂን እና ሩቢዲየም ናቸው. የሃይድሮጅን አቶሚክ ሰዓቶች ከሲሲየም ሰዓቶች ጋር ተመሳሳይ ናቸው, ነገር ግን አተሞች በፍጥነት ኃይል እንዳያጡ የሚከላከል ልዩ ቁሳቁስ ግድግዳዎች ያሉት መያዣ ያስፈልገዋል. የሩቢዲየም ሰዓቶች በጣም ቀላሉ እና በጣም የታመቁ ናቸው። በእነሱ ውስጥ, በሩቢዲየም ጋዝ የተሞላ የመስታወት ሴል እጅግ በጣም ከፍተኛ ድግግሞሽ ሲጋለጥ የብርሃን መሳብን ይለውጣል.

ትክክለኛ ጊዜ ማን ያስፈልገዋል?

ዛሬ, ጊዜ በከፍተኛ ትክክለኛነት ሊለካ ይችላል, ግን ይህ ለምን አስፈላጊ ነው? ይህ በመሳሰሉት ስርዓቶች ውስጥ አስፈላጊ ነው ሞባይል ስልኮች, ኢንተርኔት, ጂፒኤስ, የአቪዬሽን ፕሮግራሞች እና ዲጂታል ቴሌቪዥን. በመጀመሪያ ሲታይ ይህ ግልጽ አይደለም.

ትክክለኛው ጊዜ እንዴት ጥቅም ላይ እንደሚውል የሚያሳይ ምሳሌ በፓኬት ማመሳሰል ውስጥ ነው። በሺዎች የሚቆጠሩ የስልክ ጥሪዎች በአማካይ የመገናኛ መስመር ውስጥ ያልፋሉ. ይህ ሊሆን የቻለው ንግግሩ ሙሉ በሙሉ ስለማይተላለፍ ብቻ ነው. የቴሌኮሙኒኬሽን ኩባንያው በትናንሽ ፓኬቶች ይከፋፈላል አልፎ ተርፎም አንዳንድ መረጃዎችን ይዘለላል። ከዚያም ከሌሎች የውይይት እሽጎች ጋር በመስመሩ ውስጥ ያልፋሉ እና በሌላኛው ጫፍ ሳይቀላቀሉ ይመለሳሉ. የቴሌፎን ልውውጡ የሰዓት አቆጣጠር ዘዴው የትኛውን ፓኬጆች በአንድ ንግግር ውስጥ እንደሚገቡ ማወቅ የሚችለው መረጃው በተላከበት ጊዜ ነው።

ጂፒኤስ

ሌላው የትክክለኛ ጊዜ ትግበራ ዓለም አቀፋዊ አቀማመጥ ስርዓት ነው. መጋጠሚያዎቻቸውን እና ጊዜያቸውን የሚያስተላልፉ 24 ሳተላይቶችን ያቀፈ ነው። ማንኛውም የጂፒኤስ ተቀባይ ከእነሱ ጋር መገናኘት እና የስርጭት ጊዜዎችን ማወዳደር ይችላል። ልዩነቱ ተጠቃሚው አካባቢያቸውን እንዲያውቅ ያስችለዋል. እነዚህ ሰዓቶች በጣም ትክክለኛ ካልሆኑ የጂፒኤስ ስርዓቱ ተግባራዊ ሊሆን የማይችል እና የማይታመን ይሆናል.

የፍጹምነት ገደብ

በቴክኖሎጂ እና በአቶሚክ ሰዓቶች እድገት ፣ የአጽናፈ ሰማይ ስህተቶች ጎልተው ታዩ። ምድር ፍትሃዊ ባልሆነ መንገድ ይንቀሳቀሳል፣ ይህም በዓመታት እና በቀናት ርዝመት ውስጥ የዘፈቀደ ልዩነቶችን ይፈጥራል። ቀደም ባሉት ጊዜያት እነዚህ ለውጦች ሳይስተዋል ይቀሩ ነበር ምክንያቱም ጊዜን ለመለካት የሚረዱ መሳሪያዎች በጣም የተሳሳቱ ናቸው. ነገር ግን፣ ተመራማሪዎችን እና ሳይንቲስቶችን በእጅጉ አበሳጭቶ፣ የአቶሚክ ሰአቶች ጊዜ መስተካከል ያለባቸው ያልተለመዱ ችግሮችን ለማካካስ ነው። እውነተኛ ዓለም. ዘመናዊ ቴክኖሎጂን ለማራመድ የሚረዱ አስደናቂ መሳሪያዎች ናቸው, ነገር ግን ብቃታቸው በተፈጥሮ በራሱ በተቀመጠው ገደብ የተገደበ ነው.

እነዚህ ጊዜን ለመለካት መሳሪያዎች ናቸው, የአሠራር መርህ በአቶሚክ ፊዚክስ ላይ የተመሰረተ ነው. ለንብረቶቹ ምስጋና ይግባው የኬሚካል ንጥረ ነገሮችበንድፍ ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለ, የእነዚህ ሰዓቶች ስህተት አነስተኛ ነው. ለምሳሌ፣ በ thorium-229 ላይ የተመሰረቱ መሳሪያዎች በ14 ቢሊዮን ዓመታት ውስጥ በሰከንድ አንድ አስረኛ ይዘገያሉ።

የአቶሚክ ሰዓቶች እንዴት ይሠራሉ?

ከገባ የኳርትዝ ሰዓትሁለተኛውን ለመወሰን የማመሳከሪያው ድግግሞሽ የኳርትዝ ክሪስታል የንዝረት ብዛት ነው, ከዚያም በአቶሚክ ውስጥ የኤሌክትሮኖች ሽግግር ድግግሞሽ በተወሰኑ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች አተሞች ውስጥ ከአንድ የኃይል ደረጃ ወደ ሌላ ይወሰዳል.

1 - ኤሌክትሮኒክ አካል (ቺፕ)

2 - የኑክሌር ምንጭ

3 - Photodetector

4 - የላይኛው ማሞቂያ

5 - አስተጋባ ሕዋስ

6 - ሞገድ ሳህን

7 - የታችኛው ማሞቂያ

8 - አቀባዊ አመንጪ ሌዘር

ነጥቡ ይህ ነው፡ አቶሞች ኤሌክትሮኖች አሏቸው። ጉልበት አላቸው። ኤሌክትሮኖች ኃይልን በሚስቡ ወይም በሚለቁበት ጊዜ ከአንዱ የኃይል ደረጃ ወደ ሌላ በመምጠጥ ወይም በመልቀቃቸው ይዘላሉ ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች, ድግግሞሹ ሁልጊዜ ተመሳሳይ ነው. ይህንን ክስተት መቆጣጠር ይቻላል-አንድ አቶም ለማይክሮዌቭ ጨረሮች ሲጋለጥ, በተወሰነ የንዝረት ብዛት ምላሽ ይሰጣል.

ይህ ንብረት የጊዜ መለኪያዎችን ትክክለኛነት ለማሻሻል ጥቅም ላይ ይውላል. ስለዚህ, አንድ ሰከንድ የ 9192631770 የጨረር ዑደቶች ቆይታ እንደሆነ ይታወቃል. ይህ ድግግሞሽ በሲሲየም-133 አቶም በሁለት የኃይል ደረጃዎች መካከል ካለው ሽግግር ጋር ይዛመዳል። የኳርትዝ oscillator የመወዛወዝ ድግግሞሽ ከኤለመንት አተሞች ሽግግር ድግግሞሽ ጋር በማነፃፀር ፣ ትንሹ ልዩነቶች ይመዘገባሉ ። ልዩነቶች ካሉ, የኳርትዝ ንዝረቶች ተስተካክለዋል.

በአቶሚክ ሰዓቶች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው ሲሲየም ብቻ አይደለም. በኬሚካላዊ ንጥረ ነገሮች ላይ የተመሰረቱ መሳሪያዎች የበለጠ ትክክለኛነትን ሊሰጡ ይችላሉ-ytterbium, thorium-229, strontium.

የአቶሚክ ሰዓቶች ለምን ትክክል ናቸው?

የኬሚካሉ ንጥረ ነገር የንዝረት ድግግሞሽ ተመሳሳይ ነው, እና ይህ የስህተት እድልን ይቀንሳል. በተጨማሪም፣ ከኳርትዝ ክሪስታል በተለየ፣ አቶሞች አያልፉም ወይም አያጡም። የኬሚካል ባህሪያትበጊዜ ሂደት.

ለአቶሚክ ሰዓቶች ሌሎች ስሞች: ኳንተም, ሞለኪውላር.

ጊዜን ለመለካት በመሳሪያዎች ልማት ውስጥ አዲስ ተነሳሽነት በአቶሚክ ፊዚክስ ሊቃውንት ተሰጥቷል።

እ.ኤ.አ. በ 1949 የመጀመሪያው የአቶሚክ ሰዓት ተገንብቷል ፣ እሱም የመወዛወዝ ምንጭ ፔንዱለም ወይም ኳርትዝ ማወዛወዝ ሳይሆን የኤሌክትሮን የኳንተም ሽግግር ጋር የተቆራኙ ምልክቶች ነበሩ ።

በተግባራዊ ሁኔታ, እንደዚህ ያሉ ሰዓቶች በጣም ትክክለኛ አልነበሩም, ከዚህም በላይ, ግዙፍ እና ውድ እና በሰፊው ጥቅም ላይ ያልዋሉ ነበሩ. ከዚያም ወደ ኬሚካላዊው ሴሲየም ለመዞር ተወስኗል. እና በ 1955 በሲሲየም አተሞች ላይ የተመሰረቱ የመጀመሪያዎቹ የአቶሚክ ሰዓቶች ታዩ.

እ.ኤ.አ. በ 1967 የምድር መሽከርከር እየቀነሰ እና የዚህ መቀዛቀዝ መጠን ቋሚ ስላልሆነ ወደ አቶሚክ ጊዜ ደረጃ ለመቀየር ተወስኗል። ይህም የስነ ፈለክ ተመራማሪዎችን እና የጊዜ ጠባቂዎችን ስራ የበለጠ አስቸጋሪ አድርጎታል.

ምድር በአሁኑ ጊዜ በ100 አመት በ2 ሚሊሰከንድ ፍጥነት ትዞራለች።

በቀኑ ርዝማኔ ውስጥ ያለው መለዋወጥ በሰከንድ ሺህኛዎች ይደርሳል። ስለዚህ የግሪንዊች አማካይ ጊዜ ትክክለኛነት (ከ 1884 ጀምሮ በአጠቃላይ ተቀባይነት ያለው ዓለም አቀፍ ደረጃ) በቂ አይደለም ። እ.ኤ.አ. በ 1967 ወደ አቶሚክ ጊዜ ደረጃ የተደረገው ሽግግር ተካሂዷል.

ዛሬ, አንድ ሰከንድ በትክክል ከ 9,192,631,770 የጨረር ጊዜዎች ጋር እኩል የሆነ ጊዜ ነው, ይህም በሲሲየም 133 አቶም የመሬት ሁኔታ በሁለት hyperfine ደረጃዎች መካከል ካለው ሽግግር ጋር ይዛመዳል.

በአሁኑ ጊዜ የተቀናጀ ሁለንተናዊ ሰዓት እንደ የጊዜ መለኪያ ሆኖ ያገለግላል። በአለም አቀፉ የክብደት እና የመለኪያ ቢሮ የተመሰረተው ከጊዜ ማከማቻ ላቦራቶሪዎች መረጃን በማጣመር ነው። የተለያዩ አገሮች, እንዲሁም ከዓለም አቀፍ የምድር ማዞሪያ አገልግሎት የተገኘው መረጃ. ትክክለኛነቱ ከከዋክብት ግሪንዊች አማካኝ ጊዜ አንድ ሚሊዮን እጥፍ ገደማ ይበልጣል።

እጅግ በጣም ትክክለኛ የሆኑ የአቶሚክ ሰዓቶችን መጠን እና ዋጋ በእጅጉ የሚቀንስ ቴክኖሎጂ ተፈጥሯል ይህም በ ውስጥ በስፋት ለመጠቀም ያስችላል። ተንቀሳቃሽ መሳሪያዎችራሱ ለተለያዩ ዓላማዎች. ሳይንቲስቶች እጅግ በጣም ትንሽ የሆነ የአቶሚክ ጊዜ መስፈርት መፍጠር ችለዋል። እንደነዚህ ያሉት የአቶሚክ ሰዓቶች ከ 0.075 ዋ ያነሰ ይበላሉ እና በ 300 ዓመታት ውስጥ ከአንድ ሰከንድ ያልበለጠ ስህተት አላቸው.

የአሜሪካ የምርምር ቡድን እጅግ በጣም የታመቀ የአቶሚክ ደረጃን በመፍጠር ተሳክቶለታል። ከተራ AA ባትሪዎች የአቶሚክ ሰዓቶችን ማንቀሳቀስ ተችሏል። እጅግ በጣም ትክክለኛ የሆኑ የአቶሚክ ሰዓቶች፣ አብዛኛውን ጊዜ ቢያንስ አንድ ሜትር ከፍታ ያላቸው፣ በ1.5x1.5x4 ሚሜ መጠን ተቀምጠዋል።

በአንድ የሜርኩሪ ion ላይ የተመሰረተ የሙከራ አቶሚክ ሰዓት በዩኤስኤ ተዘጋጅቷል። እንደ ዓለም አቀፍ ደረጃ ተቀባይነት ካለው ከሲሲየም አምስት እጥፍ የበለጠ ትክክለኛ ናቸው. የሲሲየም ሰዓቶች በጣም ትክክለኛ ከመሆናቸው የተነሳ ለአንድ ሰከንድ ልዩነት ለመድረስ 70 ሚሊዮን አመታትን ይወስዳል, ለሜርኩሪ ሰዓቶች ይህ ጊዜ 400 ሚሊዮን አመታት ይሆናል.

እ.ኤ.አ. በ 1982 ፣ የጊዜ ስታንዳርድ አስትሮኖሚካል ፍቺ እና እሱን ያሸነፉት መካከል በተፈጠረ አለመግባባት የአቶሚክ ሰዓትአዲስ የስነ ፈለክ ነገር ጣልቃ ገባ - ሚሊሰከንድ ፑልሳር። እነዚህ ምልክቶች እንደ ምርጥ የአቶሚክ ሰዓቶች የተረጋጉ ናቸው።

ይህን ያውቁ ኖሯል?

በሩስ ውስጥ የመጀመሪያዎቹ ሰዓቶች

እ.ኤ.አ. በ 1412 በሞስኮ ውስጥ አንድ ሰዓት በታላቁ ዱክ ቅጥር ግቢ ውስጥ ከአኖንሲሽን ቤተክርስትያን ጀርባ ተደረገ እና የሰራው በሰርቢያ ምድር የመጣው ላዛር በተባለ ሰርቢያዊ መነኩሴ ነው። እንደ አለመታደል ሆኖ በሩስ ውስጥ የእነዚህ የመጀመሪያ ሰዓቶች መግለጫ አልተቀመጠም።

በሞስኮ ክሬምሊን እስፓስካያ ግንብ ላይ የጩኸት ሰዓቱ እንዴት ታየ?

በ 17 ኛው ክፍለ ዘመን እንግሊዛዊው ክሪስቶፈር ጋሎዌይ ለስፓስካያ ግንብ ጩኸት ሠራ - የሰዓት ክበብ በ 17 ዘርፎች ተከፍሏል ፣ ብቸኛው የሰዓት እጁ ቆሞ ነበር ፣ ወደ ታች እና በመደወያው ላይ በተወሰነ ቁጥር አመልክቷል ፣ ግን መደወያው ራሱ ዞሯል ።

ብዙውን ጊዜ የአቶሚክ ሰዓቶች ሁልጊዜ ትክክለኛውን ጊዜ ያሳያሉ የሚለውን ሐረግ እንሰማለን. ነገር ግን ከስማቸው የአቶሚክ ሰዓቶች በጣም ትክክለኛ የሆኑት ለምን እንደሆነ ወይም እንዴት እንደሚሠሩ ለመረዳት አስቸጋሪ ነው.

ስሙ “አቶሚክ” የሚለውን ቃል ስለያዘ ብቻ ሰዓቱ ለሕይወት አስጊ ነው ማለት አይደለም። አቶሚክ ቦምብወይም የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ጣቢያ. በዚህ ጉዳይ ላይ የምንናገረው ስለ ሰዓቱ አሠራር መርህ ብቻ ነው. በመደበኛነት ከሆነ ሜካኒካል ሰዓትየመወዛወዝ እንቅስቃሴዎች በጊርስ ይከናወናሉ እና እንቅስቃሴዎቻቸው ይቆጠራሉ, ከዚያም በአቶሚክ ሰዓት ውስጥ የኤሌክትሮኖች መወዛወዝ በአተሞች ውስጥ ይቆጠራሉ. የሥራውን መርህ በተሻለ ሁኔታ ለመረዳት የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶችን ፊዚክስ እናስታውስ.

በዓለማችን ውስጥ ያሉ ሁሉም ንጥረ ነገሮች ከአተሞች የተሠሩ ናቸው። አተሞች ፕሮቶን፣ ኒውትሮን እና ኤሌክትሮኖችን ያካትታሉ። ፕሮቶን እና ኒውትሮን እርስ በእርሳቸው ተጣምረው አስኳል ይፈጥራሉ, እሱም ኑክሊዮን ይባላል. ኤሌክትሮኖች በኒውክሊየስ ዙሪያ ይንቀሳቀሳሉ, ይህም በተለያየ የኃይል ደረጃ ሊሆን ይችላል. በጣም የሚያስደንቀው ነገር ኢነርጂ በሚስብበት ወይም በሚለቀቅበት ጊዜ ኤሌክትሮኖች ከኃይል ደረጃው ወደ ከፍተኛ ወይም ዝቅተኛ ደረጃ ሊሸጋገሩ ይችላሉ. ኤሌክትሮን በእያንዳንዱ ሽግግር የተወሰነ ድግግሞሽ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር በመምጠጥ ወይም በማመንጨት ከኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ኃይልን ማግኘት ይችላል።

ብዙውን ጊዜ የሲሲየም -133 ንጥረ ነገር አቶሞች ለለውጥ ጥቅም ላይ የሚውሉባቸው ሰዓቶች አሉ። በ 1 ሰከንድ ውስጥ ፔንዱለም ከሆነ መደበኛ ሰዓት 1 የመወዛወዝ እንቅስቃሴን ይሠራል, ከዚያም ኤሌክትሮኖች በአቶሚክ ሰዓቶች ውስጥበሲሲየም-133 ላይ በመመስረት ከአንድ የኃይል ደረጃ ወደ ሌላ ሲሸጋገሩ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር በ 9192631770 Hz ድግግሞሽ ያመነጫሉ. በአቶሚክ ሰዓቶች ውስጥ ከተሰላ አንድ ሰከንድ በትክክል ወደዚህ የጊዜ ክፍተቶች ይከፈላል ። ይህ እሴት በአለም አቀፉ ማህበረሰብ በ1967 በይፋ ተቀባይነት አግኝቷል። እስቲ አስቡት 60 ሳይሆን 9192631770 ክፍሎች ያሉት አንድ ትልቅ መደወያ 1 ሰከንድ ብቻ ነው። የአቶሚክ ሰዓቶች በጣም ትክክለኛ እና በርካታ ጥቅሞች ቢኖራቸው አያስገርምም: አተሞች ለእርጅና አይጋለጡም, አይደክሙም, እና የመወዛወዝ ድግግሞሽ ለአንድ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር ሁልጊዜ ተመሳሳይ ይሆናል, ለዚህም ምስጋና ይግባው ይቻላል. ስህተትን ሳይፈሩ በህዋ እና በምድር ላይ ያሉ የአቶሚክ ሰዓቶችን ንባቦችን በተመሳሳይ ሁኔታ ያወዳድሩ።

ለአቶሚክ ሰዓቶች ምስጋና ይግባውና የሰው ልጅ የአንፃራዊነት ፅንሰ-ሀሳብን ትክክለኛነት በተግባር ለመፈተሽ እና ከምድር የተሻለ መሆኑን ማረጋገጥ ችሏል. የአቶሚክ ሰዓቶች በብዙ ሳተላይቶች ላይ ተጭነዋል እና የጠፈር መንኮራኩር, ለቴሌኮሙኒኬሽን ፍላጎቶች, ለሞባይል ግንኙነቶች ጥቅም ላይ ይውላሉ, እና በመላው ፕላኔት ላይ ትክክለኛውን ጊዜ ለማነፃፀር ያገለግላሉ. ያለ ማጋነን የሰው ልጅ ወደ ከፍተኛ የቴክኖሎጂ ዘመን መግባት የቻለው ለአቶሚክ ሰዓቶች ፈጠራ ምስጋና ይግባውና ነው።

የአቶሚክ ሰዓቶች እንዴት ይሠራሉ?

Cesium-133 የሚፈለገውን የኢነርጂ ግዛቶች ጋር አተሞች የሚመረጡበት መግነጢሳዊ መስክ በኩል አለፉ ናቸው ይህም ሲሲየም አተሞች, evaporating ሲሲየም አተሞች, በማሞቅ ነው.

ከዚያም የተመረጡት አቶሞች በኳርትዝ ​​oscillator የሚፈጠረውን ድግግሞሽ ወደ 9192631770 ኸርዝ ባለው መግነጢሳዊ መስክ ያልፋሉ። በመስክ ተጽእኖ ስር የሲሲየም አተሞች የኃይል ሁኔታዎችን እንደገና ይለውጣሉ እና በማወቂያው ላይ ይወድቃሉ, ይህም መቼ እንደሆነ ይመዘግባል. ትልቁ ቁጥርመጪዎቹ አቶሞች "ትክክለኛ" የኃይል ሁኔታ ይኖራቸዋል. ከፍተኛው መጠንየተለወጠ የኃይል ሁኔታ ያላቸው አቶሞች የማይክሮዌቭ መስክ ድግግሞሽ በትክክል እንደተመረጠ ይጠቁማል ፣ ከዚያ እሴቱ ወደ ኤሌክትሮኒክ መሣሪያ ይመገባል - ድግግሞሽ መከፋፈያ ፣ ድግግሞሹን በኢንቲጀር ብዛት በመቀነስ ፣ ቁጥር 1 ይቀበላል። የማጣቀሻው ሁለተኛ ነው.

ስለዚህ የሲሲየም አተሞች የድግግሞሹን ትክክለኛነት ለማረጋገጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ መግነጢሳዊ መስክ, በቋሚ እሴት ለማቆየት በመርዳት በክሪስታል oscillator የተፈጠረ.

ይህ አስደሳች ነው፡- ምንም እንኳን አሁን ያሉት የአቶሚክ ሰዓቶች ከዚህ በፊት ታይቶ በማይታወቅ ሁኔታ ትክክለኛ እና ለብዙ ሚሊዮኖች አመታት ያለ ምንም ስህተት ሊሰሩ ቢችሉም, የፊዚክስ ሊቃውንት በዚህ ብቻ አያቆሙም. የተለያዩ የኬሚካል ንጥረ ነገሮችን አተሞች በመጠቀም የአቶሚክ ሰዓቶችን ትክክለኛነት ለማሻሻል በየጊዜው እየሰሩ ይገኛሉ። ከቅርብ ጊዜዎቹ ፈጠራዎች መካከል የአቶሚክ ሰዓት ነው። ስትሮንቲየምከሲሲየም አቻዎቻቸው በሦስት እጥፍ የበለጠ ትክክለኛ የሆኑት። ከአንድ ሰከንድ በኋላ ለመዘግየት 15 ቢሊዮን ዓመታት ያስፈልጋቸዋል - ጊዜ ከአጽናፈ ሰማይ ዕድሜ ይበልጣል ...

ስህተት ካገኛችሁ፣ እባኮትን የጽሑፍ ቁራጭ አጉልተው ይንኩ። Ctrl+ አስገባ.