Атомний годинник
Протягом тривалого періоду точний час намагалися визначати по обертанню нашої планети. Але цей спосіб не зовсім правильний. По-перше, Земля після століть стала обертатися повільніше, по-друге – вона почала це робити нерівномірно. Помітивши це, люди почали робити годинник, тому що вони більш точно дозволяють визначати час. Домогтися понад точності дають можливість атомний годинник.
Історичні факти
Ідея створити атомний годинник спала на думку фізику з Англії Вільяму Томсону в 1879 році. Він перший здогадався до того, що можна застосовувати коливання частинок для надточного відстеження часу. Їм пропонувалося використовувати водень. Але вперше спробувати реалізувати цю ідею практично вдалося лише в 40-х роках 20 століття. Перший атомний годинник з'явився в Британії тільки в 1955р. Створив їх Луї Ессен фізик із Англії. В основу роботи механізму лягли атоми цезію-133. Це дало змогу вченим надточно вимірювати час, ніж це робили до того. Перший пристрій за розрахунками вчених міг дати похибку максимум за одну секунду лише через 100 років. Надалі механізм було вдосконалено. Від нього можна було отримати неточність в роботі в одну секунду тільки через 2-х, а можливо і 3 мільйони років. У СРСР ідея розробити атомний годинник спала на думку академіку Басову Н.Г.
Пристрій, принцип функціонування
Атомний годинник складається з декількох частин: електронного блоку, кварцового осцилятора, квантового дискримінатора. Електроніка відповідає за стабільність роботи, точність механізму. Незважаючи на те, що атомний годинник складний за пристроєм, виготовити його під силу сьогодні будь-якій з країн і використовуватися вони можуть повсякденно. За своїми параметрами вони не важкі, невеликі, гарно виглядають на руці. Зменшити пристрій вдалося за рахунок заміни шестерень та пружин на механізм, що дозволяє визначати частоту електромагнітного випромінювання атомів цезію при впливі на частинки лазерним променем.
В основу роботи даних годинників покладено атоми цезію, їх коливання. Ці частинки здатні перебувати в + і станах. Переходячи з одного виду в інший, вони створюють періодичний точний процес, що вважається регулятором годинника коду на основі атомів. Для забезпечення точної роботи пристрою цезій випарюють печі, тим самим вивільняючи атоми. Розташований поруч із піччю магніт сортує атоми з енергетичними зв'язками. Потім за допомогою створеного мікрохвильового поля у магніті частинки змінюють свій енергостан. Другий магніт перенаправляє атоми, що змінили полярність, у приймальний блок. За балансом атомів із різним енергетичним станом стежать спеціальні прилади.Можна сказати, що мрія людства про точний часовий механізм здійснилася, цей процес з атомами відбувається постійно з тією ж періодичністю. Виміряти точний час крім частинок цезію можна атомами: кальцію, стронцію, йоду, водню, метану, рубідії. Але все одно прийнято вважати, що частинки цезію здатні дати найточніший вимір, вони були взяті за стандарт.
Що є атомним годинником, де використовується
На Землі сьогодні немає більш точних і стабільних механізмів, ніж атомний годинник, навіть знаменитий швейцарський годинник поступається ним точно. Маятником у яких виступають коливання молекул, атомів. На відміну від стандартних годинникових пристроїв, генератор цих здатний видати більше 32 768 сигналів за секунду. На коливання частинок не можуть впливати температурні умови, вологість, вібрації, багато інших факторів.
Цей годинник зумів стати помічниками людині в багатьох сферах її життєдіяльності. Без них складно обходитися в навігації, визначати розташування супутника або космічного корабля, ракети, підводного човна, літака, автомобіля. Для знаходження використовується супутниковий зв'язок.
Найменша модель була створена в 2011 році розробниками компанії Symmetricom. Їх годинник вийшов не більше за коробку для сірників. Для функціонування їм вистачає лише 100 мВт. І це не межа. Можливо в майбутньому, атомний годинник буде використовуватися повсюдно і витіснятиме кварцові та механічні з електронними механізмами, адже вже сьогодні такі прилади можна придбати вільно у багатьох магазинах.