Language
Country/Area
No result found
Знаете ли вы, что определение международной стандартной секунды на самом деле тесно связано с атомом натрия 133!
В нашей повседневной жизни секунды являются основной единицей времени и присутствуют везде. Но задумывались ли вы когда-нибудь, что за этой простой единицей скрываются точные научные принципы? В этой статье вы подробно рассмотрите определение международной стандартной секунды и то, как она тесно связана с атомом натрия-133.
Международный стандарт секунды основан на сверхтонкой частоте перехода состояний атомов натрия 133.
Согласно определению Международной системы единиц (СИ), секунда (символ: с) определяется как 9 192 631 770 колебаний частоты сверхтонкого перехода невозмущенного основного состояния атомов натрия 133. Это точное определение сделало секунду краеугольным камнем измерения времени — технологии, основанной на изучении атомной физики взаимодействия между энергетическими состояниями и электромагнитным излучением.
Обычно атомные часы измеряют частоту колебаний между атомами, что позволяет им отслеживать время с непревзойденной точностью. В частности, когда атомы натрия 133 охлаждаются почти до абсолютного нуля, переход их энергетических состояний происходит с очень определенной частотой, и эта частота помогает нам достичь чрезвычайно высокой точности измерения времени.
Технология сверхточного измерения времени не только влияет на научные исследования, но и оказывает существенное влияние на навигационные технологии, такие как Глобальная система позиционирования (GPS).
История атомных часов
Эта технология появилась в 1930-х годах, когда американский физик Исидор Айви Раби впервые сконструировал часы с магнитно-резонансной частотой на основе атомного пучка. Лишь в 1955 году Национальная физическая лаборатория Великобритании использовала атомы натрия-133 для создания первых практических атомных часов, точность которых составляла всего 1 секунду каждые 3 миллиона лет.
Первоначальным источником вдохновения для этой технологии послужила теория, предложенная шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом в 1873 году, который утверждал, что время следует точно определять путем измерения вибрации световых волн. Эта идея дала начало последующей технологии точных часов.
Почему атом натрия 133 так важен?
Согласно действующим стандартам, атом натрия-133 был выбран в качестве основы для определения секунды прежде всего из-за его стабильности и надежности при высокоточных измерениях. Это дает ученым прекрасный ориентир для измерения времени, позволяя унифицировать стандарты измерения времени разных стран.
Кроме того, свойства атомов натрия 133 делают их совершенно нечувствительными к изменениям температуры и окружающей среды, что позволяет атомным часам оставаться точными даже в экстремальных условиях. В будущем, как предсказывают ученые, когда технология оптических часов станет более развитой, могут появиться новые стандарты времени.
Все эти разработки демонстрируют ключевую роль точного измерения времени в современных технологиях и то, что будущая технология часов будет еще больше зависеть от достижений атомной физики.
Достижения в области современных часовых технологий
С развитием науки и техники постоянно появляются новые технологии, такие как оптические часы. Эти часы используют лазеры и технологию оптической частотной гребенки, что позволяет им быть более точными, чем традиционные натриевые атомные часы. Новые часы могут в определенной степени переосмыслить значение слова «секунда».
Например, в 2021 году исследователи JILA разработали оптические стронциевые часы с беспрецедентным уровнем точности частоты, демонстрирующие потенциал для будущего высокоточного измерения времени. Вскоре мы сможем увидеть, как новые технологии формируют наше понимание времени.
Заключение
Оглядываясь на эволюцию атомных часов, мы можем ощутить постоянные инновации и изменения в технологии измерения времени. Оставив в стороне то, как точность влияет на навигацию и связь, нам следует задуматься: должно ли в эпоху стремительного технологического прогресса соответствующим образом меняться и наше понимание времени?
