Есть интересный прибор для измерения времени. Его имя – атомные часы. Их особенность заключается в том, что в качестве периодического процесса используются собственные колебания, которые связаны с процессами, которые происходят на уровне молекул или атомов. Без таких устройств не обойтись в навигации. Атомные часы в России настолько же значимы, как и во всем мире. Их используют для определения положения кораблей в космосе, спутников, самолетов, баллистических ракет, лодок и авто (ГЛОНАСС, GPS, Galileo). Они незаменимы в системах наземной и спутниковой телекоммуникации (базовые станции мобильной связи, национальные и международные бюро стандартов, службы точного времени и т.д.).

О единицах измерения и не только

С 1967 г. международная система единиц СИ определяет следующее: 1 секунда = 9192631770 периодов электромагнитного излучения. Излучение возникает при переходе между 2-я сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Атом цезия-133 – стандарт для измерений частоты и времени. От того, насколько точно будет определена секунда, зависит точность других единиц (метр, вольт и т.д.).

Во многих странах мира есть свои национальные центры, которые занимаются разработками в области атомных часов. Речь идет о следующих центрах:

• Всероссийский НИИ физико-технических и радиотехнических измерений, который находится в поселке Менделеево в Московской области;
• Нацинститут стандартов и технологий в г. Боулдер в шт. Колорадо в Америке;
• Нацинститут передовой промышленной науки и технологии в Токио;
• Федеральное физико-техническое агентство в немецком городе Брауншвейг;
• Национальная лаборатория метрологии и испытаний в Париже во Франции.

Исследователи из разных стран работают над усовершенствованием конструкции, основанных на них гос. первичных эталонов частоты и времени. Год от года точность повышается. Разработки атомных часов в России тоже играют существенную роль в международных стандартах, так как с их помощью удалось улучшить характеристики. Масштабные исследования проводят специалисты из Физического института им. Лебедева.

Новая разработка

На этой неделе была опубликована информация об изобретении сверхточных атомных часов. Выяснилось, что новая конструкция называется NIST-F2, и потеря даже 1 секунды в течение 300 млн. лет невозможна. Старый проект американцы также не закрыли – NIST-F1 (стандарт в мире с 1991 г.). В основе обоих проектов – принцип «фонтана» цезиевых атомов, которые определяют длительность секунды.