जब प्रकाश अचानक बंद हो जाता है और थोड़ी देर बाद वापस आता है, तो आप कैसे जानते हैं कि घड़ी को किस समय सेट करना है? हां, मैं इलेक्ट्रॉनिक घड़ियों के बारे में बात कर रहा हूं, जो शायद हममें से कई लोगों के पास हैं। क्या आपने कभी सोचा है कि समय कैसे नियंत्रित होता है? इस लेख में, हम परमाणु घड़ी के बारे में सब कुछ जानेंगे और यह कैसे पूरी दुनिया को प्रभावित करती है।

क्या परमाणु घड़ियाँ रेडियोधर्मी हैं?

परमाणु घड़ियाँ किसी भी अन्य घड़ी की तुलना में बेहतर समय बताती हैं। वे पृथ्वी के घूमने और तारों की गति से बेहतर समय दिखाते हैं। परमाणु घड़ियों के बिना, जीपीएस नेविगेशन असंभव होगा, इंटरनेट सिंक्रनाइज़ नहीं होगा, और अंतरिक्ष जांच और वाहनों के लिए ग्रहों की स्थिति पर्याप्त सटीकता के साथ ज्ञात नहीं होगी।

परमाणु घड़ियाँ रेडियोधर्मी नहीं हैं। वे परमाणु विखंडन पर निर्भर नहीं हैं। इसके अलावा, इसमें नियमित घड़ी की तरह ही एक स्प्रिंग भी है। एक मानक घड़ी और एक परमाणु घड़ी के बीच सबसे बड़ा अंतर यह है कि एक परमाणु घड़ी में दोलन उसके आसपास के इलेक्ट्रॉनों के बीच एक परमाणु के नाभिक में होते हैं। इन उतार-चढ़ावों को शायद ही संतुलन चक्र के समानांतर कहा जा सकता है घुमावदार घड़ीहालाँकि, समय बीतने पर नज़र रखने के लिए दोनों प्रकार के डगमगाहट का उपयोग किया जा सकता है। किसी परमाणु के भीतर कंपन की आवृत्ति नाभिक के द्रव्यमान, गुरुत्वाकर्षण और नाभिक के धनात्मक आवेश और उसके चारों ओर इलेक्ट्रॉनों के बादल के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक "स्प्रिंग" द्वारा निर्धारित होती है।

हम किस प्रकार की परमाणु घड़ियों को जानते हैं?

आज हैं विभिन्न प्रकारपरमाणु घड़ियाँ, लेकिन वे समान सिद्धांतों पर बनी हैं। मुख्य अंतर ऊर्जा स्तरों में परिवर्तन का पता लगाने के तत्व और साधन से संबंधित है। के बीच अलग - अलग प्रकारनिम्नलिखित परमाणु घड़ियाँ हैं:

• सीज़ियम परमाणु घड़ी, सीज़ियम परमाणुओं के बीम का उपयोग करना। घड़ी चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके विभिन्न ऊर्जा स्तरों वाले सीज़ियम परमाणुओं को अलग करती है।
• हाइड्रोजन परमाणु घड़ी एक कंटेनर में हाइड्रोजन परमाणुओं को सही ऊर्जा स्तर पर रखती है, जिसकी दीवारें एक विशेष सामग्री से बनी होती हैं ताकि परमाणु अपनी उच्च-ऊर्जा स्थिति को जल्दी से न खोएं।
• रुबिडियम परमाणु घड़ियाँ, सबसे सरल और सबसे कॉम्पैक्ट, रुबिडियम गैस युक्त ग्लास सेल का उपयोग करती हैं।

आज की सबसे सटीक परमाणु घड़ियाँ सीज़ियम परमाणु और डिटेक्टरों के साथ एक पारंपरिक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करती हैं। इसके अलावा, सीज़ियम परमाणुओं को रोका जाता है लेजर किरणें, जो कम कर देता है मामूली बदलावडॉपलर प्रभाव के कारण आवृत्तियाँ।

सीज़ियम-आधारित परमाणु घड़ियाँ कैसे काम करती हैं?

परमाणुओं में एक विशिष्ट कंपन आवृत्ति होती है। आवृत्ति का एक परिचित उदाहरण आग में फेंकने पर टेबल नमक में सोडियम की नारंगी चमक है। एक परमाणु में कई अलग-अलग आवृत्तियाँ होती हैं, कुछ रेडियो रेंज में, कुछ दृश्यमान स्पेक्ट्रम में, और कुछ बीच में। सीज़ियम-133 को अक्सर परमाणु घड़ियों के लिए चुना जाता है।

परमाणु घड़ी में सीज़ियम परमाणुओं को प्रतिध्वनित करने के लिए, संक्रमणों में से एक, या गुंजयमान आवृत्ति को सटीक रूप से मापा जाना चाहिए। यह आमतौर पर सीज़ियम परमाणु के मौलिक माइक्रोवेव अनुनाद में एक क्रिस्टल ऑसिलेटर को लॉक करके किया जाता है। यह सिग्नल रेडियो फ़्रीक्वेंसी स्पेक्ट्रम की माइक्रोवेव रेंज में है और इसकी आवृत्ति सीधे प्रसारण उपग्रह सिग्नल के समान है। इंजीनियरों को विस्तार से पता है कि इस स्पेक्ट्रम क्षेत्र के लिए उपकरण कैसे बनाएं।

एक घड़ी बनाने के लिए, सीज़ियम को पहले गर्म किया जाता है ताकि परमाणु वाष्पीकृत हो जाएं और एक उच्च-वैक्यूम ट्यूब से गुजरें। वे पहले एक चुंबकीय क्षेत्र से गुजरते हैं, जो वांछित ऊर्जा अवस्था वाले परमाणुओं का चयन करता है; फिर वे एक गहन माइक्रोवेव क्षेत्र से गुजरते हैं। माइक्रोवेव ऊर्जा की आवृत्ति आवृत्तियों की एक संकीर्ण सीमा पर आगे और पीछे उछलती है ताकि एक निश्चित बिंदु पर यह 9,192,631,770 हर्ट्ज़ (हर्ट्ज, या चक्र प्रति सेकंड) की आवृत्ति तक पहुंच जाए। माइक्रोवेव ऑसिलेटर की रेंज पहले से ही इस आवृत्ति के करीब है क्योंकि यह एक सटीक क्रिस्टल ऑसिलेटर द्वारा निर्मित होती है। जब सीज़ियम परमाणु वांछित आवृत्ति की माइक्रोवेव ऊर्जा प्राप्त करता है, तो यह अपनी ऊर्जा स्थिति को बदल देता है।

ट्यूब के अंत में, एक अन्य चुंबकीय क्षेत्र उन परमाणुओं को अलग करता है जिन्होंने माइक्रोवेव क्षेत्र सही आवृत्ति का होने पर अपनी ऊर्जा स्थिति बदल दी है। ट्यूब के अंत में लगा डिटेक्टर उस पर पड़ने वाले सीज़ियम परमाणुओं की संख्या के अनुपात में एक आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करता है, और माइक्रोवेव आवृत्ति पर्याप्त रूप से सही होने पर चरम पर पहुंच जाता है। क्रिस्टल ऑसिलेटर और इसलिए माइक्रोवेव क्षेत्र को वांछित आवृत्ति पर लाने के लिए सुधार के लिए इस शिखर संकेत की आवश्यकता होती है। इस अवरुद्ध आवृत्ति को प्रति सेकंड परिचित एक पल्स देने के लिए 9,192,631,770 से विभाजित किया जाता है जिसकी वास्तविक दुनिया को आवश्यकता होती है।

परमाणु घड़ी का आविष्कार कब हुआ था?

1945 में, कोलंबिया विश्वविद्यालय के भौतिकी के प्रोफेसर इसिडोर रबी ने एक ऐसी घड़ी का प्रस्ताव रखा जिसे 1930 के दशक में विकसित तकनीकों के आधार पर बनाया जा सकता था। इसे परमाणु किरण चुंबकीय अनुनाद कहा गया। 1949 तक, राष्ट्रीय मानक ब्यूरो ने अमोनिया अणु पर आधारित दुनिया की पहली परमाणु घड़ी बनाने की घोषणा की, जिसके कंपन को पढ़ा गया, और 1952 तक इसने सीज़ियम परमाणुओं पर आधारित दुनिया की पहली परमाणु घड़ी, एनबीएस-1 बनाई।

1955 में, इंग्लैंड में राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला ने अंशांकन स्रोत के रूप में सीज़ियम बीम का उपयोग करके पहली घड़ी बनाई। अगले दशक में, अधिक उन्नत घड़ियाँ बनाई गईं। 1967 में, वज़न और माप पर 13वें आम सम्मेलन के दौरान, सीज़ियम परमाणु में कंपन के आधार पर एसआई सेकंड निर्धारित किया गया था। दुनिया में टाइमकीपिंग की कोई व्यवस्था नहीं थी अधिक सटीक परिभाषाएँइस से। एनबीएस-4, दुनिया की सबसे स्थिर सीज़ियम घड़ी, 1968 में बनकर तैयार हुई और 1990 तक उपयोग में रही।

वैज्ञानिक जगत में एक सनसनी फैल गई है - हमारे ब्रह्मांड से समय लुप्त हो रहा है! अभी तक यह केवल स्पैनिश खगोलशास्त्रियों की परिकल्पना है। लेकिन यह तथ्य कि पृथ्वी और अंतरिक्ष में समय का प्रवाह अलग-अलग है, वैज्ञानिकों द्वारा पहले ही सिद्ध किया जा चुका है। गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में समय धीमी गति से बहता है, जैसे-जैसे यह ग्रह से दूर जाता है, गति तेज होती जाती है। सांसारिक और ब्रह्मांडीय समय को सिंक्रनाइज़ करने का कार्य हाइड्रोजन आवृत्ति मानकों द्वारा किया जाता है, जिन्हें "परमाणु घड़ियाँ" भी कहा जाता है।

पहला परमाणु समय अंतरिक्ष यात्रियों के उद्भव के साथ 20 के दशक के मध्य में सामने आया; आजकल, परमाणु घड़ियाँ एक रोजमर्रा की चीज़ बन गई हैं; हम में से प्रत्येक हर दिन उनका उपयोग करता है: डिजिटल संचार, ग्लोनास, नेविगेशन और परिवहन उनकी मदद से संचालित होते हैं।

मालिकों मोबाइल फ़ोनक्या के बारे में शायद ही सोचें कठिन कामअंतरिक्ष में इसे सख्त समय सिंक्रनाइज़ेशन के लिए किया जाता है, लेकिन हम एक सेकंड के केवल दस लाखवें हिस्से के बारे में बात कर रहे हैं।

सटीक समय मानक मॉस्को क्षेत्र में भौतिक-तकनीकी और रेडियो-तकनीकी माप के वैज्ञानिक संस्थान में संग्रहीत किया जाता है। दुनिया में ऐसी 450 घड़ियाँ हैं।

परमाणु घड़ियों पर रूस और संयुक्त राज्य अमेरिका का एकाधिकार है, लेकिन संयुक्त राज्य अमेरिका में घड़ियाँ सीज़ियम, एक रेडियोधर्मी धातु जो पर्यावरण के लिए बहुत हानिकारक है, के आधार पर चलती हैं, और रूस में, हाइड्रोजन, एक सुरक्षित, टिकाऊ सामग्री के आधार पर चलती हैं।

इस घड़ी में कोई डायल या सूइयां नहीं हैं: यह दुर्लभ और मूल्यवान धातुओं के एक बड़े बैरल की तरह दिखती है, जो सबसे उन्नत तकनीकों से भरी हुई है - उच्च परिशुद्धता मापने के उपकरणऔर परमाणु मानकों वाले उपकरण। उनके निर्माण की प्रक्रिया बहुत लंबी, जटिल है और पूर्ण बाँझपन की स्थितियों में होती है।

अब 4 वर्षों से, रूसी उपग्रह पर स्थापित घड़ी डार्क एनर्जी का अध्ययन कर रही है। मानव मानकों के अनुसार, वे कई लाखों वर्षों में 1 सेकंड तक सटीकता खो देते हैं।

बहुत जल्द, स्पेक्ट्रम-एम पर परमाणु घड़ियाँ स्थापित की जाएंगी - एक अंतरिक्ष वेधशाला जो देखेगी कि तारे और एक्सोप्लैनेट कैसे बनते हैं, और किनारे से परे देखेंगे ब्लैक होलहमारी आकाशगंगा के केंद्र में. वैज्ञानिकों के अनुसार, राक्षसी गुरुत्वाकर्षण के कारण यहां समय इतनी धीमी गति से बहता है कि लगभग रुक जाता है।

tvroscosmos

ये समय मापने के उपकरण हैं, जिनका संचालन सिद्धांत परमाणु भौतिकी पर आधारित है। डिज़ाइन में प्रयुक्त रासायनिक तत्वों के गुणों के कारण, इन घड़ियों की त्रुटि न्यूनतम है। उदाहरण के लिए, थोरियम-229 पर आधारित उपकरण लगभग 14 अरब वर्षों में एक सेकंड के दसवें हिस्से से पिछड़ जाएंगे।

परमाणु घड़ियाँ कैसे काम करती हैं?

यदि एक क्वार्ट्ज घड़ी में दूसरे को निर्धारित करने के लिए संदर्भ आवृत्ति एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल के कंपन की संख्या है, तो एक परमाणु घड़ी में इसे एक ऊर्जा स्तर से दूसरे ऊर्जा स्तर तक कुछ रासायनिक तत्वों के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन संक्रमण की आवृत्ति के रूप में लिया जाता है। .

1 - इलेक्ट्रॉनिक घटक (चिप)

2 - परमाणु स्रोत

3 - फोटोडिटेक्टर

4 - ऊपरी हीटर

5 - गुंजयमान कोशिका

6 - वेव प्लेट

7 - निचला हीटर

8 - लंबवत उत्सर्जक लेजर

यहाँ मुद्दा यह है: परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन होते हैं। उनमें ऊर्जा है. ऊर्जा को अवशोषित या जारी करते समय, इलेक्ट्रॉन एक ऊर्जा स्तर से दूसरे ऊर्जा स्तर पर कूदते हैं, विद्युत चुम्बकीय तरंगों को अवशोषित या उत्सर्जित करते हैं, जिनकी आवृत्ति हमेशा समान होती है। इस घटना को नियंत्रित किया जा सकता है: जब एक परमाणु माइक्रोवेव विकिरण के संपर्क में आता है, तो यह एक निश्चित संख्या में कंपन के साथ प्रतिक्रिया करता है।

इस गुण का उपयोग समय माप की सटीकता में सुधार करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार, यह माना जाता है कि एक सेकंड 9192631770 विकिरण चक्रों की अवधि है। यह आवृत्ति सीज़ियम-133 परमाणु के दो ऊर्जा स्तरों के बीच संक्रमण से मेल खाती है। तत्व के परमाणुओं की संक्रमण आवृत्ति के साथ क्वार्ट्ज ऑसिलेटर की दोलन आवृत्ति की तुलना करके, मामूली विचलन दर्ज किए जाते हैं। यदि विचलन हैं, तो क्वार्ट्ज कंपन को समायोजित किया जाता है।

सीज़ियम परमाणु घड़ियों में उपयोग किया जाने वाला एकमात्र पदार्थ नहीं है। रासायनिक तत्वों पर आधारित उपकरण दिखाई दे रहे हैं जो और भी अधिक सटीकता प्रदान कर सकते हैं: येटरबियम, थोरियम-229, स्ट्रोंटियम।

परमाणु घड़ियाँ सटीक क्यों होती हैं?

दोलन आवृत्ति रासायनिक तत्ववही है, और इससे त्रुटि की संभावना न्यूनतम हो जाती है। इसके अलावा, इसके विपरीत क्वार्टज़ क्रिस्टल, परमाणु घिसते नहीं हैं और अपना अस्तित्व नहीं खोते हैं रासायनिक गुणअधिक समय तक।

परमाणु घड़ियों के अन्य नाम: क्वांटम, आणविक।

मॉस्को, 27 अक्टूबर - आरआईए नोवोस्ती, ओल्गा कोलेंटसोवा।समय क्या है? साइंस फिक्शन फिल्मों के निर्देशकों का मानना ​​है कि यह एक तरह का आयाम है जिसके माध्यम से आप आगे बढ़ सकते हैं। वास्तविक दुनिया में, समय अंतरिक्ष में वस्तुओं की स्थिति से निर्धारित होता है। सैद्धांतिक रूप से, यदि हम ब्रह्मांड के प्रत्येक कण को ​​उसी स्थिति और स्थिति में लौटा सकें जिसमें वह एक निश्चित क्षण में था, तो हम समय में पीछे यात्रा करेंगे।

तो, फिलहाल, हमारा ज्ञान दुनिया में होने वाले यांत्रिक परिवर्तनों के आधार पर समय निर्धारित करना संभव बनाता है। उदाहरण के लिए, अपनी धुरी के चारों ओर पृथ्वी का एक पूर्ण घूर्णन एक दिन निर्धारित करता है, और सूर्य के चारों ओर - एक वर्ष। लेकिन लोगों को दिन को छोटे और स्पष्ट रूप से परिभाषित खंडों - घंटे, मिनट, सेकंड में विभाजित करने की आवश्यकता है।

लोग इन इकाइयों को गिनने के लिए आए विशेष उपकरण- घड़ी। उनका इतिहास सदियों पुराना है, और प्रौद्योगिकी के साथ-साथ समय माप की सटीकता की आवश्यकताएं भी बढ़ रही हैं। यदि रोजमर्रा की जिंदगी में हम यांत्रिक और इलेक्ट्रॉनिक घड़ियों से ही काम चला लेते हैं, तो विज्ञान को कहीं अधिक सटीक उपकरणों की आवश्यकता होती है।

समय की गणना का आधार एक निश्चित दोहराई जाने वाली घटना है जब कोई वस्तु कड़ाई से परिभाषित समय अवधि के बाद अपनी प्रारंभिक स्थिति में लौट आती है। उदाहरण के लिए, एक यांत्रिक घड़ी में, गियर घूमते हैं (या एक पेंडुलम घूमता है), और एक घंटे के चश्मे में एक क्षण आता है जब रेत के सभी कण बर्तन के नीचे गिर जाते हैं।

बेशक, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक और यांत्रिक घड़ीअपने पूर्ववर्तियों - जल, रेत और सौर - की तुलना में कहीं अधिक सटीक। लेकिन कुछ क्षेत्रों में और भी अधिक सटीक तंत्र की आवश्यकता है। और लोगों ने एक ऐसी घड़ी बनाई जो परमाणु के अंदर होने वाली प्रक्रियाओं के आधार पर काम करती थी।

जैसा कि आप जानते हैं, एक परमाणु में एक नाभिक और एक इलेक्ट्रॉन बादल होता है। इलेक्ट्रॉन विभिन्न ऊर्जा स्तरों पर स्थित होते हैं। एक इलेक्ट्रॉन नाभिक से जितना दूर होता है, उसमें उतनी ही अधिक ऊर्जा होती है। कल्पना कीजिए कि एक कुत्ते को एक मजबूत लेकिन खींचने योग्य पट्टे के साथ स्टील की बीम से बांधा गया है। वह जितना दूर जाना चाहती है, उसे पट्टा उतना ही कसना पड़ता है। बेशक, एक मजबूत, बड़ा कुत्ता एक छोटे और कमजोर कुत्ते की तुलना में आगे बढ़ने में सक्षम होगा।

© एपी फोटो/फॉक स्ट्रैंगमैन

© एपी फोटो/फॉक स्ट्रैंगमैन

निचले स्तर पर जाने पर, इलेक्ट्रॉन ऊर्जा उत्सर्जित करता है, और उच्च स्तर पर जाने पर उच्च स्तर- सोख लेता है। "कूदते" इलेक्ट्रॉनों को विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है, जो ऊर्जा का एक स्रोत है। विकिरण की एक निश्चित आवृत्ति होती है। यह मान दोलन की अवधि का व्युत्क्रम है, अर्थात, "बंद" गति करने वाली किसी वस्तु को अपनी मूल स्थिति में लौटने के लिए आवश्यक समय।

परमाणु घड़ियाँ कैल्शियम, हाइड्रोजन, थ्यूलियम, स्ट्रोंटियम, रूबिडियम, थोरियम, आयोडीन और मीथेन और अक्सर सीज़ियम का उपयोग करती हैं। सीज़ियम-133-आधारित परमाणु घड़ी में इलेक्ट्रॉन, एक ऊर्जा स्तर से दूसरे ऊर्जा स्तर में संक्रमण करते समय, 9,192,631,770 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित करते हैं। इस प्राकृतिक घड़ी में एक सेकंड को अंतरालों की इसी संख्या में विभाजित किया जाता है। वज़न और माप पर सामान्य सम्मेलन में 1967 में आधिकारिक तौर पर अपनाई गई परिभाषा के अनुसार, सीज़ियम-133 परमाणु को समय मापने के लिए मानक के रूप में मान्यता दी गई है। दूसरे की सटीकता अन्य बुनियादी इकाइयों की प्रामाणिकता निर्धारित करती है भौतिक मात्राएँ, जैसे वोल्ट या वाट, जो समय के साथ परिभाषित होते हैं।

अतिरिक्त कार्य सटीक घड़ीतो: सीज़ियम-133 को गर्म किया जाता है, और कुछ परमाणु मुख्य पदार्थ को छोड़ देते हैं, और फिर एक चुंबकीय क्षेत्र से गुजरते हैं, जो वांछित ऊर्जा अवस्था वाले परमाणुओं को समाप्त कर देता है। जब एक इलेक्ट्रॉन सीज़ियम-133 में एक स्तर से दूसरे स्तर पर जाता है, तो चयनित परमाणु विद्युत चुम्बकीय विकिरण की आवृत्ति के करीब एक चुंबकीय क्षेत्र से गुजरते हैं। क्षेत्र के प्रभाव में, परमाणु ऊर्जा अवस्था बदलते हैं और एक डिटेक्टर पर गिरते हैं, जो उस क्षण को रिकॉर्ड करता है जब वांछित ऊर्जा अवस्था प्राप्त हो जाती है। सबसे बड़ी संख्यापरमाणु. फिर विद्युतचुंबकीय क्षेत्र का आवृत्ति मान आवृत्ति विभक्त में डाला जाता है, जिसे दूसरे से विभाजित करके इसकी इकाई निर्धारित की जाती है। परिणाम एक "नया सेकंड" है, जिसे समय की न्यूनतम इकाई के मानक के रूप में लिया जाता है।

© आरआईए नोवोस्ती द्वारा चित्रण। अलीना पोलियानिना

, गैलीलियो) परमाणु घड़ियों के बिना असंभव हैं। परमाणु घड़ियों का उपयोग बेस स्टेशनों सहित उपग्रह और स्थलीय दूरसंचार प्रणालियों में भी किया जाता है मोबाइल संचार, अंतर्राष्ट्रीय और राष्ट्रीय मानक ब्यूरो, और समय सेवाएँ, जो समय-समय पर रेडियो द्वारा समय संकेतों को प्रसारित करती हैं।

घड़ी का उपकरण

घड़ी में कई भाग होते हैं:

• क्वांटम विभेदक,
• इलेक्ट्रॉनिक्स कॉम्प्लेक्स.

राष्ट्रीय आवृत्ति मानक केंद्र

कई देशों ने राष्ट्रीय समय और आवृत्ति मानक केंद्र बनाए हैं:

• (VNIIFTRI), मेंडेलीवो गांव, मॉस्को क्षेत्र;
• (एनआईएसटी), बोल्डर (यूएसए, कोलोराडो);
• राष्ट्रीय उन्नत औद्योगिक विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी संस्थान (एआईएसटी), टोक्यो (जापान);
• संघीय भौतिक और तकनीकी एजेंसी (जर्मन)(पीटीबी), ब्राउनश्वेग (जर्मनी);
• मेट्रोलॉजी और परीक्षण की राष्ट्रीय प्रयोगशाला (फ्रेंच)(एलएनई), पेरिस (फ्रांस)।
• यूके राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला (एनपीएल), लंदन, यूके।

वैज्ञानिक विभिन्न देशपरमाणु घड़ियों को बेहतर बनाने के लिए काम कर रहे हैं और उनके आधार पर समय और आवृत्ति के प्राथमिक मानकों को बता रहे हैं, ऐसी घड़ियों की सटीकता लगातार बढ़ रही है; रूस में, परमाणु घड़ियों के प्रदर्शन में सुधार लाने के उद्देश्य से व्यापक शोध किया जा रहा है।

परमाणु घड़ियों के प्रकार

प्रत्येक परमाणु (अणु) परमाणु घड़ी के विवेचक के रूप में उपयुक्त नहीं है। ऐसे परमाणुओं का चयन करें जो विभिन्न के प्रति असंवेदनशील हों बाहरी प्रभाव: चुंबकीय, विद्युत और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र। विद्युत चुम्बकीय विकिरण स्पेक्ट्रम की प्रत्येक श्रेणी में ऐसे परमाणु होते हैं। ये हैं: कैल्शियम के परमाणु, रुबिडियम, सीज़ियम, स्ट्रोंटियम, हाइड्रोजन के अणु, आयोडीन, मीथेन, ऑस्मियम (VIII) ऑक्साइड, आदि। सीज़ियम परमाणु के हाइपरफाइन संक्रमण को मुख्य (प्राथमिक) आवृत्ति मानक के रूप में चुना गया था। अन्य सभी (माध्यमिक) मानकों के प्रदर्शन की तुलना इस मानक से की जाती है। ऐसी तुलना करने के लिए, वर्तमान में तथाकथित ऑप्टिकल कंघियों का उपयोग किया जाता है। (अंग्रेज़ी)- समदूरस्थ रेखाओं के रूप में विस्तृत आवृत्ति स्पेक्ट्रम वाला विकिरण, जिसके बीच की दूरी परमाणु आवृत्ति मानक से बंधी होती है। ऑप्टिकल कॉम्ब्स का उत्पादन मोड-लॉक फेमटोसेकंड लेजर और माइक्रोस्ट्रक्चर्ड ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके किया जाता है, जिसमें स्पेक्ट्रम को एक ऑक्टेव तक चौड़ा किया जाता है।

2006 में, जिम बर्गक्विस्ट के नेतृत्व में अमेरिकन नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने एकल परमाणु पर चलने वाली एक घड़ी विकसित की। पारा आयन के ऊर्जा स्तरों के बीच संक्रमण से सीज़ियम-133 के माइक्रोवेव विकिरण की तुलना में 5 गुना अधिक स्थिरता के साथ दृश्यमान सीमा में फोटॉन उत्पन्न होते हैं। नई घड़ी का उपयोग समय पर मूलभूत भौतिक स्थिरांकों में परिवर्तन की निर्भरता के अध्ययन में भी हो सकता है। अप्रैल 2015 तक, सबसे सटीक परमाणु घड़ियाँ बनाई गईं थीं राष्ट्रीय संस्थानअमेरिकी मानक और प्रौद्योगिकियाँ। यह त्रुटि 15 अरब वर्षों में केवल एक सेकंड की थी। घड़ियों के संभावित अनुप्रयोगों में से एक सापेक्षतावादी भूगणित था, जिसका मुख्य विचार घड़ियों के एक नेटवर्क को गुरुत्वाकर्षण सेंसर के रूप में उपयोग करना है, जो पृथ्वी के आकार के अविश्वसनीय रूप से विस्तृत त्रि-आयामी माप को पूरा करने में मदद करेगा।

में उपयोग के लिए कॉम्पैक्ट परमाणु घड़ियों का सक्रिय विकास रोजमर्रा की जिंदगी (कलाई घड़ी, मोबाइल उपकरणों)। 2011 की शुरुआत में, एक अमेरिकी कंपनी सममितिएक छोटी चिप के आकार की सीज़ियम परमाणु घड़ी की व्यावसायिक रिलीज़ की घोषणा की। घड़ी सुसंगत जनसंख्या कैप्चर के प्रभाव के आधार पर संचालित होती है। उनकी स्थिरता 5 · 10 -11 प्रति घंटा है, वजन 35 ग्राम है, बिजली की खपत 115 मेगावाट है।

टिप्पणियाँ

1. नया परमाणु घड़ी सटीकता रिकॉर्ड सेट (अपरिभाषित) . मेम्ब्राना (5 फरवरी, 2010)। 4 मार्च 2011 को पुनःप्राप्त। 9 फरवरी 2012 को संग्रहीत।
2. संकेतित आवृत्तियाँ विशेष रूप से सटीक क्वार्ट्ज रेज़ोनेटर के लिए विशिष्ट हैं, पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करते समय उच्चतम गुणवत्ता कारक और आवृत्ति स्थिरता प्राप्त की जा सकती है। सामान्य तौर पर, क्वार्ट्ज ऑसिलेटर्स का उपयोग कुछ किलोहर्ट्ज़ से लेकर कई सौ मेगाहर्ट्ज तक की आवृत्तियों पर किया जाता है। ( अल्टशुलर जी.बी., एल्फिमोव एन.एन., शाकुलिन वी.जी.क्रिस्टल ऑसिलेटर्स: एक संदर्भ मार्गदर्शिका। - एम.: रेडियो और संचार, 1984. - एस. 121, 122. - 232 पी. - 27,000 प्रतियां।)
3. एन. जी. बसोव, वी. एस. लेटोखोव।ऑप्टिकल आवृत्ति मानक। // यूएफएन। - 1968. - टी. 96, नंबर 12।
4. राष्ट्रीय मेट्रोलॉजी प्रयोगशालाएँ (अंग्रेजी)। एनआईएसटी, 3 फरवरी, 2011 (14 जून 2011 को पुनःप्राप्त)
5. ओस्के डब्ल्यू., डिडैम्स एस., डोनली ए., फ्रोटियर टी., हेवनर टी., एट अल।उच्च सटीकता के साथ सिंगल-एटम ऑप्टिकल क्लॉक (अंग्रेजी) // भौतिक। रेव लेट. . - अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी, 4 जुलाई 2006। - वॉल्यूम। 97, नहीं. 2. -