პირველ რიგში, საათი იყენებს კაცობრიობას, როგორც პროგრამის დროის კონტროლის საშუალებას.

მეორეც, დღეს დროის გაზომვა არის ასევე ყველა ჩატარებული გაზომვის ყველაზე ზუსტი ტიპი: დროის გაზომვის სიზუსტე ახლა განისაზღვრება წარმოუდგენელი შეცდომით 1 10-11% ბრძანებით, ანუ 1 წმ 300 ათასი წლის განმავლობაში.

და თანამედროვე ადამიანებმა მიაღწიეს ასეთ სიზუსტეს, როდესაც დაიწყეს გამოყენება ატომები, რომლებიც, მათი რხევების შედეგად, ატომური საათის რეგულატორია. ცეზიუმის ატომები ჩვენ გვჭირდება ორ ენერგეტიკულ მდგომარეობაში (+) და (-). ელექტრომაგნიტური გამოსხივება 9,192,631,770 ჰერცის სიხშირით წარმოიქმნება, როდესაც ატომები გადადიან მდგომარეობიდან (+)-ზე (-), რაც ქმნის ზუსტ მუდმივ პერიოდულ პროცესს - ატომური საათის კოდის მაკონტროლებელს.

იმისათვის, რომ ატომურმა საათებმა ზუსტად იმუშაონ, ცეზიუმი უნდა აორთქლდეს ღუმელში, რის შედეგადაც მისი ატომები გამოიდევნება. ღუმელის უკან არის დამახარისხებელი მაგნიტი, რომელსაც აქვს ატომების ტევადობა (+) მდგომარეობაში და მასში, მიკროტალღურ ველში დასხივების გამო, ატომები გადადიან (-) მდგომარეობაში. მეორე მაგნიტი მიმართავს ატომებს, რომლებმაც შეცვალეს მდგომარეობა (+) და (-) მიმღებ მოწყობილობაზე. ბევრი ატომები, რომლებმაც შეცვალეს მდგომარეობა, მიიღება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მიკროტალღური ემიტერის სიხშირე ზუსტად ემთხვევა ცეზიუმის ვიბრაციების სიხშირეს 9 192 631 770 ჰერცი. წინააღმდეგ შემთხვევაში, მიმღებში ატომების რაოდენობა (-) მცირდება.

ინსტრუმენტები მუდმივად აკონტროლებენ და არეგულირებენ 9 192 631 770 ჰერცის სიხშირის მუდმივობას. ასე რომ, საათების დიზაინერების ოცნება ახდა, აღმოჩნდა აბსოლუტურად მუდმივი პერიოდული პროცესი: 9,192,631,770 ჰერცის სიხშირე, რომელიც არეგულირებს ატომური საათების კურსს.

დღეს, საერთაშორისო შეთანხმების შედეგად, მეორე განისაზღვრება, როგორც გამოსხივების პერიოდი გამრავლებული 9,192,631,770-ით, რაც შეესაბამება ცეზიუმის ატომის ძირითადი მდგომარეობის ორ ჰიპერწვრილ სტრუქტურულ დონეს შორის გადასვლას (ცეზიუმ-133 იზოტოპი).

ზუსტი დროის გასაზომად ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ სხვა ატომებისა და მოლეკულების ვიბრაციები, როგორიცაა კალციუმის, რუბიდიუმის, ცეზიუმის, სტრონციუმის, წყალბადის მოლეკულების, იოდის, მეთანის ატომები და ა.შ. თუმცა, ცეზიუმის ატომის გამოსხივება აღიარებულია, როგორც სიხშირის სტანდარტი. იმისათვის, რომ შევადაროთ სხვადასხვა ატომების ვიბრაცია სტანდარტთან (ცეზიუმთან), შეიქმნა ტიტან-საფირონის ლაზერი, რომელიც წარმოქმნის სიხშირის ფართო დიაპაზონს 400-დან 1000 ნმ-მდე.

კვარცის და ატომური საათების პირველი შემქმნელი იყო ინგლისელი ექსპერიმენტატორი ფიზიკოსი ესენ ლუისი (1908-1997). 1955 წელს მან შექმნა პირველი ატომური სიხშირის (დრო) სტანდარტი ცეზიუმის ატომების სხივზე. ამ სამუშაოს შედეგად, 3 წლის შემდეგ (1958) გაჩნდა დროის სერვისი ატომური სიხშირის სტანდარტის საფუძველზე.

სსრკ-ში აკადემიკოსმა ნიკოლაი გენადიევიჩ ბასოვმა წამოაყენა თავისი იდეები ატომური საათების შექმნის შესახებ.

Ისე, ატომური საათი,საათის ერთ-ერთი ზუსტი ტიპია დროის საზომი მოწყობილობა, სადაც ატომების ან მოლეკულების ბუნებრივი რხევები გამოიყენება როგორც ქანქარა. ატომური საათების სტაბილურობა საუკეთესოა ყველა არსებულ ტიპის საათებს შორის, რაც არის უმაღლესი სიზუსტის გასაღები. ატომური საათის გენერატორი აწარმოებს 32768-ზე მეტ იმპულსს წამში, ჩვეულებრივი საათისგან განსხვავებით. ატომების რხევები არ არის დამოკიდებული ჰაერის ტემპერატურაზე, ვიბრაციაზე, ტენიანობაზე და ბევრ სხვა გარე ფაქტორზე.

თანამედროვე სამყაროში, როდესაც ნავიგაცია უბრალოდ შეუცვლელია, ატომური საათები შეუცვლელი ასისტენტები გახდა. მათ შეუძლიათ სატელიტური კომუნიკაციების საშუალებით ავტომატურად განსაზღვრონ კოსმოსური ხომალდის, თანამგზავრის, ბალისტიკური რაკეტის, თვითმფრინავის, წყალქვეშა ნავის, მანქანის მდებარეობა.

ამრიგად, ბოლო 50 წლის განმავლობაში, ატომური საათები, უფრო სწორად, ცეზიუმის საათები, ყველაზე ზუსტი იყო. მათ დიდი ხანია იყენებენ დროის აღრიცხვის სამსახურები და დროის სიგნალებს ასევე ავრცელებენ ზოგიერთი რადიოსადგური.

ატომური საათის მოწყობილობა მოიცავს 3 ნაწილს:

კვანტური დისკრიმინატორი,

კვარცის ოსცილატორი,

ელექტრონიკის კომპლექსი.

კვარცის ოსცილატორი წარმოქმნის სიხშირეს (5 ან 10 MHz). ოსცილატორი არის RC რადიო გენერატორი, რომელშიც რეზონანსულ ელემენტად გამოიყენება კვარცის კრისტალის პიეზოელექტრული რეჟიმები, სადაც შედარებულია ატომები, რომლებმაც შეცვალეს მდგომარეობა (+) (-) სტაბილურობის გასაზრდელად, მისი სიხშირე მუდმივად არის. კვანტური დისკრიმინატორის (ატომების ან მოლეკულების) რხევებთან შედარებით. როდესაც არსებობს განსხვავება რხევებში, ელექტრონიკა არეგულირებს კვარცის ოსცილატორის სიხშირეს ნულამდე, რითაც ზრდის საათის სტაბილურობას და სიზუსტეს სასურველ დონემდე.

დღევანდელ მსოფლიოში ატომური საათების დამზადება შესაძლებელია მსოფლიოს ნებისმიერ ქვეყანაში ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოსაყენებლად. ისინი ძალიან მცირე ზომის და ლამაზია. ატომური საათების უახლესი სიახლის ზომა არაუმეტეს ასანთის ყუთისა და მათი დაბალი ენერგომოხმარება 1 ვატზე ნაკლებია. და ეს არ არის ლიმიტი, შესაძლოა მომავალში ტექნოლოგიური პროგრესი მობილურ ტელეფონებსაც მიაღწევს. იმავდროულად, კომპაქტური ატომური საათები დამონტაჟებულია მხოლოდ სტრატეგიულ რაკეტებზე ნავიგაციის სიზუსტის მრავალჯერ გაზრდის მიზნით.

დღესდღეობით ონლაინ მაღაზიებში შეგიძლიათ შეიძინოთ მამაკაცის და ქალის ატომური საათები ყველა გემოვნებისა და ბიუჯეტისთვის.

2011 წელს მსოფლიოში ყველაზე პატარა ატომური საათი შეიქმნა Symmetricom-ისა და Sandia National Laboratory-ის მიერ. ეს საათი 100-ჯერ უფრო კომპაქტურია ვიდრე წინა კომერციულად ხელმისაწვდომი ვერსიები. ატომური ქრონომეტრის ზომა არ აღემატება ასანთის კოლოფს. მუშაობისთვის მას სჭირდება 100 მვტ სიმძლავრე, რაც 100-ჯერ ნაკლებია მის წინამორბედებზე.

საათის ზომის შემცირება შესაძლებელი გახდა ზამბარებისა და მექანიზმების ნაცვლად მექანიზმის დაყენებით, რომელიც მუშაობს ცეზიუმის ატომების მიერ გამოსხივებული ელექტრომაგნიტური ტალღების სიხშირის განსაზღვრის პრინციპით, უმნიშვნელო სიმძლავრის ლაზერის სხივის გავლენის ქვეშ.

ასეთი საათები გამოიყენება ნავიგაციაში, ასევე მაღაროელების, მყვინთავების მუშაობაში, სადაც საჭიროა კოლეგებთან დროის ზუსტად სინქრონიზაცია ზედაპირზე, ასევე ზუსტი დროის სერვისებით, რადგან ატომური საათის შეცდომა 0.000001 წილადზე ნაკლებია. წამით დღეში. რეკორდული პატარა Symmetricom ატომური საათის ღირებულება დაახლოებით $1500 იყო.

21-ე საუკუნეში სატელიტური ნავიგაცია სწრაფი ტემპით ვითარდება. თქვენ შეგიძლიათ განსაზღვროთ ნებისმიერი ობიექტის პოზიცია, რომელიც როგორღაც დაკავშირებულია თანამგზავრებთან, იქნება ეს მობილური ტელეფონი, მანქანა თუ კოსმოსური ხომალდი. მაგრამ ვერც ერთი ვერ მიიღწევა ატომური საათის გარეშე.
ასევე, ეს საათები გამოიყენება სხვადასხვა ტელეკომუნიკაციებში, მაგალითად, მობილურ კომუნიკაციებში. ეს არის ყველაზე ზუსტი საათი, რომელიც ოდესმე ყოფილა, არის და იქნება.მათ გარეშე ინტერნეტი არ იქნებოდა სინქრონიზებული, არ გვეცოდინებოდა მანძილი სხვა პლანეტებამდე და ვარსკვლავებამდე და ა.შ.
საათებში, წამში აღებულია ელექტრომაგნიტური გამოსხივების 9,192,631,770 პერიოდი, რაც მოხდა ცეზიუმ-133 ატომის ორ ენერგეტიკულ დონეს შორის გადასვლისას. ასეთ საათებს ცეზიუმის საათებს უწოდებენ. მაგრამ ეს არის მხოლოდ ერთი სამი ტიპის ატომური საათი. ასევე არის წყალბადის და რუბიდიუმის საათები. თუმცა, ცეზიუმის საათებს ყველაზე ხშირად იყენებენ, ამიტომ სხვა ტიპებზე აღარ შევჩერდებით.

როგორ მუშაობს ცეზიუმის ატომური საათი

ლაზერი აცხელებს ცეზიუმის იზოტოპის ატომებს და ამ დროს, ჩაშენებული რეზონატორი აღრიცხავს ატომების ყველა გადასვლას. და, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, 9,192,631,770 გადასვლის მიღწევის შემდეგ, ითვლება ერთი წამი.

საათის კორპუსში ჩაშენებული ლაზერი აცხელებს ცეზიუმის იზოტოპის ატომებს. ამ დროს რეზონატორი აღრიცხავს ატომების გადასვლის რაოდენობას ახალ ენერგეტიკულ დონეზე. როდესაც მიიღწევა გარკვეული სიხშირე, კერძოდ, 9,192,631,770 გადასვლები (Hz), მაშინ ითვლება წამი, საერთაშორისო SI სისტემის საფუძველზე.

გამოიყენეთ სატელიტური ნავიგაციაში

თანამგზავრის გამოყენებით ობიექტის ზუსტი ადგილმდებარეობის დადგენის პროცესი ძალიან რთულია. ამაში ჩართულია რამდენიმე თანამგზავრი, კერძოდ, 4-ზე მეტი თითო მიმღებზე (მაგალითად, GPS ნავიგატორი მანქანაში).

თითოეულ თანამგზავრს აქვს მაღალი სიზუსტის ატომური საათი, სატელიტური რადიო გადამცემი და ციფრული კოდის გენერატორი. რადიო გადამცემი აგზავნის ციფრულ კოდს და ინფორმაციას თანამგზავრის შესახებ დედამიწაზე, კერძოდ ორბიტის პარამეტრებს, მოდელს და ა.შ.

საათი განსაზღვრავს, რამდენი დრო სჭირდება ამ კოდის მიმღებამდე მისვლას. ამრიგად, რადიოტალღების გავრცელების სიჩქარის ცოდნით, გამოითვლება მანძილი დედამიწაზე მიმღებამდე. მაგრამ ერთი თანამგზავრი ამისთვის საკმარისი არ არის. თანამედროვე GPS მიმღებებს შეუძლიათ სიგნალების მიღება ერთდროულად 12 თანამგზავრიდან, რაც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ ობიექტის მდებარეობა 4 მეტრამდე სიზუსტით. სხვათა შორის, აღსანიშნავია, რომ GPS ნავიგატორები არ საჭიროებენ სააბონენტო გადასახადს.

ატომური საათი 2016 წლის 27 იანვარი

შვეიცარია, ან თუნდაც იაპონია, არ იქნება მსოფლიოში პირველი ჯიბის საათის დაბადების ადგილი ჩაშენებული ატომური დროის სტანდარტით. მათი შექმნის იდეა წარმოიშვა დიდი ბრიტანეთის გულში ლონდონში დაფუძნებული ბრენდის Hoptroff-ისგან

ატომური, ან როგორც მათ ასევე უწოდებენ "კვანტურ საათებს", არის მოწყობილობა, რომელიც ზომავს დროს ბუნებრივი ვიბრაციების გამოყენებით, რომლებიც დაკავშირებულია ატომების ან მოლეკულების დონეზე მიმდინარე პროცესებთან. რიჩარდ ჰოპტროფმა გადაწყვიტა, რომ დროა თანამედროვე ჯენტლმენებმა, რომლებიც დაინტერესებულნი არიან მაღალტექნოლოგიური მოწყობილობებით, შეცვალონ ჯიბის მექანიკური საათები რაღაც უფრო ექსტრავაგანტული და არაჩვეულებრივი და ასევე თანამედროვე ურბანული ტენდენციების შესაბამისად.

ასე რომ, საზოგადოებას აჩვენეს ელეგანტური ჯიბის ატომური საათი Hoptroff No. 10, რომელსაც შეუძლია გააოცოს თანამედროვე თაობა, რომელსაც აცდუნებს გაჯეტების სიმრავლე, არა მხოლოდ თავისი რეტრო სტილით და ფანტასტიკური სიზუსტით, არამედ მომსახურების ვადით. დეველოპერების თქმით, ამ საათის თანხლებით, თქვენ შეძლებთ დარჩეთ ყველაზე პუნქტუალურ ადამიანად მინიმუმ 5 მილიარდი წლის განმავლობაში.

კიდევ რა შეგიძლიათ გაიგოთ მათ შესახებ საინტერესო ...

ფოტო 2.

ყველა მათთვის, ვინც არასდროს დაინტერესებულა ასეთი საათებით, ღირს მოკლედ აღწეროთ მათი მუშაობის პრინციპი. "ატომური მოწყობილობის" შიგნით არაფერია ისეთი, რაც კლასიკურ მექანიკურ საათს წააგავს. ჰოპტროფში No. 10 არ არსებობს მექანიკური ნაწილები, როგორც ასეთი. სამაგიეროდ, ატომური ჯიბის საათები აღჭურვილია დალუქული კამერით, რომელიც სავსეა რადიოაქტიური აირისებრი ნივთიერებით, რომლის ტემპერატურას სპეციალური ღუმელი აკონტროლებს. ზუსტი დრო ასეთია: ლაზერები აღაგზნებს ქიმიური ელემენტის ატომებს, რომელიც არის საათის ერთგვარი „შემავსებელი“ და რეზონატორი იჭერს და ზომავს თითოეულ ატომურ გადასვლას. დღეს ასეთი მოწყობილობების ძირითადი ელემენტია ცეზიუმი. თუ გავიხსენებთ ერთეულების SI სისტემას, მაშინ მასში წამის მნიშვნელობა უკავშირდება ელექტრომაგნიტური გამოსხივების პერიოდების რაოდენობას ცეზიუმ-133 ატომების ერთი ენერგეტიკული დონიდან მეორეზე გადასვლისას.

ფოტო 3.

თუ სმარტფონებში პროცესორის ჩიპი განიხილება მოწყობილობის გულში, მაშინ Hoptroff No. 10 ამ როლს იღებს საცნობარო დროის მოდულ-გენერატორი. მას აწვდის Symmetricom და თავად ჩიპი თავდაპირველად იყო ორიენტირებული სამხედრო ინდუსტრიაში გამოყენებაზე - უპილოტო საჰაერო ხომალდებში.

CSAC ატომური საათი აღჭურვილია ტემპერატურის კონტროლირებადი თერმოსტატით, რომელიც შეიცავს ცეზიუმის ორთქლის კამერას. ცეზიუმ-133 ატომებზე ლაზერის გავლენით იწყება მათი გადასვლა ერთი ენერგეტიკული მდგომარეობიდან მეორეზე, რისთვისაც მიკროტალღური რეზონატორი გამოიყენება მის გასაზომად. 1967 წლიდან, ერთეულების საერთაშორისო სისტემამ (SI) განსაზღვრა ერთი წამი, როგორც ელექტრომაგნიტური გამოსხივების 9,192,631,770 პერიოდი, რომელიც წარმოიქმნება ცეზიუმ-133 ატომის ძირითადი მდგომარეობის ორ ჰიპერწვრილ დონეს შორის გადასვლის შედეგად. ამის საფუძველზე ძნელი წარმოსადგენია ცეზიუმზე დაფუძნებული ტექნიკურად უფრო ზუსტი საათი. დროთა განმავლობაში, დროის აღრიცხვის უახლესი მიღწევებით, ახალი ოპტიკური საათები, რომლებიც დაფუძნებულია ალუმინის იონზე, რომელიც პულსირებს ულტრაიისფერ სიხშირეზე (100000-ჯერ მეტი ცეზიუმის საათების მიკროტალღურ სიხშირეზე) ასჯერ უფრო ზუსტი იქნება ვიდრე ატომური საათები. მარტივად რომ ვთქვათ, Hoptroff-ის ახალ No.10 ჯიბის საათს აქვს 0,0015 წამის სიზუსტე წელიწადში, რაც 2,4 მილიონჯერ უკეთესია COSC სტანდარტებზე.

ფოტო 4.

აპარატის ფუნქციური მხარეც ფანტაზიის ზღვარზეა. მასთან ერთად შეგიძლიათ გაიგოთ: დრო, თარიღი, კვირის დღე, წელი, გრძედი და განედი სხვადასხვა მნიშვნელობებში, წნევა, ტენიანობა, გვერდითი საათები და წუთები, მოქცევის პროგნოზი და მრავალი სხვა ინდიკატორი. საათი გამოდის ოქროში და მისი ძვირფასი ლითონის კორპუსის შესაქმნელად იგეგმება 3D ბეჭდვის გამოყენება.

რიჩარდ ჰოპტროფი გულწრფელად თვლის, რომ მისი შთამომავლობის წარმოების ეს კონკრეტული ვარიანტი ყველაზე სასურველია. დიზაინის დიზაინის კომპონენტის ოდნავ შესაცვლელად, საერთოდ არ იქნება საჭირო საწარმოო ხაზის აღდგენა, არამედ ამისთვის 3D ბეჭდვის მოწყობილობის ფუნქციური მოქნილობის გამოყენება. მართალია, აღსანიშნავია, რომ ნაჩვენები პროტოტიპის საათი დამზადდა კლასიკური გზით.

ფოტო 5.

დრო ძალიან ძვირფასია ამ დღეებში და ჯიბის საათი Hoptroff No. 10 ამის პირდაპირი დადასტურებაა. წინასწარი ინფორმაციით, ბირთვული მოწყობილობების პირველი პარტია 12 ერთეული იქნება, ხოლო რაც შეეხება ღირებულებას, 1 ეგზემპლარის ფასი 78 000 დოლარი იქნება.

ფოტო 6.

ბრენდის მმართველი დირექტორის, რიჩარდ ჰოპტროფის თქმით, იდეაში მთავარი როლი ჰოპტროფის ლონდონის რეზიდენციამ ითამაშა. „ჩვენს კვარცის მოძრაობებში ვიყენებთ მაღალი სიზუსტის რხევის სისტემას GPS სიგნალით. მაგრამ ლონდონის ცენტრში არც ისე ადვილია ამ სიგნალის დაჭერა. ერთხელ, გრინვიჩის ობსერვატორიაში მოგზაურობისას, იქ დავინახე Hewlett Packard-ის ატომური საათი და გადავწყვიტე ინტერნეტის საშუალებით მეყიდა მსგავსი რამ ჩემთვის. და ვერ შევძელი. სამაგიეროდ, მივხვდი ინფორმაციას Symmetricon-ის ჩიპზე და სამი დღის ფიქრის შემდეგ მივხვდი, რომ ის იდეალური იქნებოდა ჯიბის საათისთვის“.

განსახილველი ჩიპი არის SA.45s ცეზიუმის ატომური საათი (CSAC), პირველი თაობის მინიატურული ატომური საათები GPS მიმღებებისთვის, ზურგჩანთა რადიოებისთვის და თვითმფრინავებისთვის. მიუხედავად მისი მოკრძალებული ზომებისა (40 მმ x 34,75 მმ), ის ნაკლებად სავარაუდოა, რომ მოერგოს მაჯის საათს. ამიტომ, ჰოპტროფმა გადაწყვიტა მათთან ერთად აღჭურვა საკმაოდ მყარი ჯიბის მოდელი (დიამეტრის 82 მმ).

გარდა იმისა, რომ არის მსოფლიოში ყველაზე ზუსტი საათი, Hoptroff No 10 (ბრენდის მეათე მოძრაობა) ასევე აცხადებს, რომ არის პირველი ოქროს კორპუსი, რომელიც დამზადებულია 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიის გამოყენებით. ჰოპტროფი ჯერ არ არის დარწმუნებული, რამდენი ოქრო იქნება საჭირო საქმის გასაკეთებლად (პირველ პროტოტიპზე მუშაობა დასრულდა, როდესაც საკითხი გამოქვეყნდა), მაგრამ ვარაუდობს, რომ მისი ღირებულება იქნება "მინიმუმ რამდენიმე ათასი ფუნტი". და მთელი R&D, რომელიც საჭიროა პროდუქტის შემუშავებისთვის (იფიქრეთ ტალღის ფუნქციაზე ჰარმონიული მუდმივებისთვის 3000 სხვადასხვა პორტისთვის), თქვენ მოელოდით, რომ საბოლოო საცალო ფასი იქნება 50,000 ფუნტი სტერლინგი.

10 მოდელის ოქროს ქეისი 3D პრინტერიდან გასასვლელში და მზა სახით

მყიდველები ავტომატურად ხდებიან ექსკლუზიური კლუბის წევრები და მოეთხოვებათ ხელი მოაწერონ წერილობით ვალდებულებას, არ გამოიყენონ ატომური საათის ჩიპი იარაღად. „ეს არის ჩვენი კონტრაქტის ერთ-ერთი პირობა მიმწოდებელთან“, განმარტავს ბ-ნი ჰოპტროფი, „რადგან ატომური ჩიპი თავდაპირველად გამოიყენებოდა რაკეტების მართვის სისტემებში“. არც ისე ბევრი იმისთვის, რომ უნაკლო სიზუსტით საათი აიღო.

Hoptroff-ის No.10-ის იღბლიანი მფლობელები ბევრად მეტი ექნებათ, ვიდრე უბრალოდ მაღალი სიზუსტის საათი. მოდელი ასევე მოქმედებს როგორც ჯიბის სანავიგაციო მოწყობილობა, რაც საშუალებას იძლევა განისაზღვროს გრძედი ერთი საზღვაო მილის ფარგლებში, თუნდაც მრავალი წლის შემდეგ ზღვაში, მარტივი სექსტანტის გამოყენებით. მოდელი მიიღებს ორ ციფერბლატს, მაგრამ ერთი მათგანის დიზაინი მაინც გასაიდუმლოებულია. მეორე არის მრიცხველების გრიგალი, რომელიც აჩვენებს 28 გართულებას: ყველა შესაძლო ქრონომეტრიული ფუნქციიდან და კალენდარული ინდიკატორებიდან კომპასამდე, თერმომეტრამდე, ჰიგირომეტრამდე (ტენიანობის დონის საზომი მოწყობილობა), ბარომეტრი, გრძედი და გრძედი მრიცხველები და მაღალი/დაბალი ტალღა. მაჩვენებელი. და ეს რომ აღარაფერი ვთქვათ ატომური თერმოსტატის მდგომარეობის სასიცოცხლო მაჩვენებლებზე.

ჰოპტროფი გეგმავს რამდენიმე ახალი პროდუქტის გამოშვებას, მათ შორის ჯორჯ დენიელსის ლეგენდარული რთული Space Traveler საათის ელექტრონული ვერსიის ჩათვლით. ამჟამად მათზე მუშაობენ Bluetooth ტექნოლოგიის ინტეგრირება საათში, რათა შეინახოს მომხმარებლის პირადი ინფორმაცია და დაუშვას ისეთი გართულებების ავტომატური რეგულირება, როგორიცაა მთვარის ფაზის ჩვენება.

No10-ის პირველი ეგზემპლარი მომავალ წელს გამოჩნდება, მაგრამ ამ დროისთვის კომპანია ეძებს შესაბამის პარტნიორებს საცალო ვაჭრობას შორის. ”ჩვენ ნამდვილად შეგვიძლია ვცადოთ მისი გაყიდვა ინტერნეტით, მაგრამ ეს არის პრემიუმ მოდელი, ასე რომ თქვენ მაინც უნდა გეჭიროთ ხელში, რომ შეაფასოთ იგი. ეს ნიშნავს, რომ ჩვენ კვლავ მოგვიწევს საცალო ვაჭრობის მომსახურებით სარგებლობა და მზად ვართ დავიწყოთ მოლაპარაკებები“, - ასკვნის ბ-ნი ჰოპტროფი.

Და კიდევ ორიგინალი სტატია განთავსებულია საიტზე InfoGlaz.rfსტატიის ბმული, საიდანაც შედგენილია ეს ასლი -

ხშირად გვესმის ფრაზა, რომ ატომური საათი ყოველთვის აჩვენებს ზუსტ დროს. მაგრამ მათი სახელიდან ძნელია იმის გაგება, თუ რატომ არის ატომური საათები ყველაზე ზუსტი ან როგორ მუშაობს ისინი.

ის ფაქტი, რომ სახელი შეიცავს სიტყვას "ატომური" საერთოდ არ ნიშნავს იმას, რომ საათი სიცოცხლისთვის საშიშროებას წარმოადგენს, მაშინაც კი, თუ ატომური ბომბის ან ატომური ელექტროსადგურის აზრები მაშინვე გაჩნდება. ამ შემთხვევაში მხოლოდ საათის პრინციპზეა საუბარი. თუ ჩვეულებრივ მექანიკურ საათებში მექანიზმები ასრულებენ ვიბრაციულ მოძრაობებს და მათი მოძრაობები დათვლილია, მაშინ ატომურ საათებში ითვლიან ელექტრონების რხევებს ატომების შიგნით. მოქმედების პრინციპის უკეთ გასაგებად, გავიხსენოთ ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა.

ჩვენს სამყაროში ყველა ნივთიერება შედგება ატომებისგან. ატომები შედგება პროტონების, ნეიტრონების და ელექტრონებისგან. პროტონები და ნეიტრონები ერწყმის ერთმანეთს და ქმნიან ბირთვს, რომელსაც ასევე უწოდებენ ნუკლეონს. ელექტრონები მოძრაობენ ბირთვის გარშემო, რომელიც შეიძლება იყოს სხვადასხვა ენერგეტიკულ დონეზე. ყველაზე საინტერესო ის არის, რომ ენერგიის შთანთქმის ან გაცემისას ელექტრონს შეუძლია გადავიდეს მისი ენერგეტიკული დონიდან უფრო მაღალ ან დაბალ დონეზე. ელექტრონს შეუძლია მიიღოს ენერგია ელექტრომაგნიტური გამოსხივებისგან თითოეული გადასვლისას გარკვეული სიხშირის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შთანთქმით ან გამოსხივებით.

ყველაზე ხშირად არის საათები, რომლებშიც ცეზიუმ -133 ელემენტის ატომები გამოიყენება შესაცვლელად. თუ 1 წამში ქანქარა ჩვეულებრივი საათებიაკეთებს 1 რხევად მოძრაობას, შემდეგ ელექტრონებს ატომურ საათებშიცეზიუმ-133-ზე დაფუძნებული, ერთი ენერგეტიკული დონიდან მეორეზე გადასვლისას ისინი ასხივებენ ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას 9192631770 ჰც სიხშირით. გამოდის, რომ ერთი წამი იყოფა ზუსტად ამ რაოდენობის ინტერვალებად, თუ ის გამოითვლება ატომურ საათებში. ეს ღირებულება ოფიციალურად იქნა მიღებული საერთაშორისო საზოგადოების მიერ 1967 წელს. წარმოიდგინეთ უზარმაზარი ციფერბლატი, სადაც არის არა 60, არამედ 9192631770 დივიზია, რომელიც მხოლოდ 1 წამია. გასაკვირი არ არის, რომ ატომური საათები ასე ზუსტია და აქვს მთელი რიგი უპირატესობები: ატომები არ ბერდება, არ ცვდებიან და რხევის სიხშირე ყოველთვის იგივე იქნება ერთი ქიმიური ელემენტისთვის, რაც შესაძლებელს ხდის ერთდროულად შედარებას. მაგალითად, ატომური საათების კითხვა კოსმოსში და დედამიწაზე, შეცდომების არ ეშინია.

ატომური საათების წყალობით კაცობრიობამ პრაქტიკაში შეძლო შეემოწმებინა ფარდობითობის თეორიის სისწორე და დარწმუნდა, რომ, ვიდრე დედამიწაზე. ატომური საათები დამონტაჟებულია ბევრ თანამგზავრზე და კოსმოსურ ხომალდზე, ისინი გამოიყენება სატელეკომუნიკაციო საჭიროებისთვის, მობილური კომუნიკაციებისთვის, ისინი ადარებენ ზუსტ დროს მთელ პლანეტაზე. გაზვიადების გარეშე, ატომური საათის გამოგონების წყალობით კაცობრიობამ შეძლო მაღალი ტექნოლოგიების ეპოქაში შესვლა.

როგორ მუშაობს ატომური საათები?

ცეზიუმი-133 თბება ცეზიუმის ატომების აორთქლებით, რომლებიც გადის მაგნიტურ ველში, სადაც ირჩევენ სასურველი ენერგეტიკული მდგომარეობების მქონე ატომებს.

შემდეგ შერჩეული ატომები გადიან მაგნიტურ ველში 9192631770 ჰც-თან ახლოს სიხშირით, რაც ქმნის კვარცის ოსცილატორს. ველის გავლენით, ცეზიუმის ატომები კვლავ ცვლიან ენერგეტიკულ მდგომარეობებს და ეცემა დეტექტორზე, რომელიც აფიქსირებს, როდის ექნება შემომავალი ატომების უდიდეს რაოდენობას "სწორი" ენერგეტიკული მდგომარეობა. შეცვლილი ენერგეტიკული მდგომარეობით ატომების მაქსიმალური რაოდენობა მიუთითებს იმაზე, რომ მიკროტალღური ველის სიხშირე სწორად არის არჩეული, შემდეგ კი მისი მნიშვნელობა მიეწოდება ელექტრონულ მოწყობილობას - სიხშირის გამყოფს, რომელიც სიხშირის შემცირებას მთელი რიცხვით ჯერ იღებს. ნომერი 1, რომელიც არის მინიშნება მეორე.

ამრიგად, ცეზიუმის ატომები გამოიყენება კრისტალური ოსცილატორის მიერ წარმოქმნილი მაგნიტური ველის სწორი სიხშირის შესამოწმებლად, რაც ხელს უწყობს მის მუდმივ შენარჩუნებას.

Ეს საინტერესოა: მიუხედავად იმისა, რომ დღეს არსებული ატომური საათები უპრეცედენტო ზუსტია და შეუძლიათ მილიონობით წლის განმავლობაში შეცდომების გარეშე იმუშაონ, ფიზიკოსები აქ გაჩერებას არ აპირებენ. სხვადასხვა ქიმიური ელემენტების ატომების გამოყენებით, ისინი მუდმივად მუშაობენ ატომური საათების სიზუსტის გასაუმჯობესებლად. უახლესი გამოგონებებიდან - ატომური საათები სტრონციუმი, რომლებიც სამჯერ უფრო ზუსტია ვიდრე მათი ცეზიუმის ანალოგი. მათ დასჭირდებათ 15 მილიარდი წელი, რომ მხოლოდ წამით ჩამორჩნენ - დრო უფრო მეტი ვიდრე ჩვენი სამყაროს ასაკი…

თუ შეცდომას იპოვით, გთხოვთ, მონიშნეთ ტექსტის ნაწილი და დააწკაპუნეთ Ctrl+Enter.

ოდესმე შეგიმჩნევიათ, რომ თქვენი საათი სახლში სხვადასხვა დროს აჩვენებს? და როგორ გავიგოთ ყველა ვარიანტიდან რომელია სწორი? ყველა ამ კითხვაზე პასუხს ატომური საათების მუშაობის პრინციპის საფუძვლიანად შესწავლით გავიგებთ.

ატომური საათი: აღწერა და მუშაობის პრინციპი

ჯერ გავიგოთ, რა არის ატომური საათის მექანიზმი. ატომური საათი არის მოწყობილობა, რომელიც ზომავს დროს, მაგრამ ის იყენებს საკუთარ ვიბრაციას, როგორც პროცესის პერიოდულობას და ყველაფერი ხდება ატომურ და მოლეკულურ დონეზე. აქედან გამომდინარეობს სიზუსტე.

თამამად შეიძლება ითქვას, რომ ატომური საათები ყველაზე ზუსტია! სწორედ მათი წყალობით ფუნქციონირებს მსოფლიოში ინტერნეტი და GPS ნავიგაცია, ვიცით მზის სისტემაში პლანეტების ზუსტი მდებარეობა. ამ მოწყობილობის შეცდომა იმდენად მინიმალურია, რომ თამამად შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ისინი მსოფლიო დონისაა! ატომური საათების წყალობით ხდება მთელი მსოფლიო სინქრონიზაცია, ცნობილია სად არის გარკვეული ცვლილებები.

ვინ გამოიგონა, ვინ შექმნა და ასევე ვინ მოიფიქრა ეს სასწაული საათი?

ჯერ კიდევ მეოცე საუკუნის ორმოციანი წლების დასაწყისში ცნობილი იყო მაგნიტური რეზონანსის ატომური სხივის შესახებ. თავიდან მისი გამოყენება საათებს არანაირად არ ეხებოდა - ეს მხოლოდ თეორია იყო. მაგრამ უკვე 1945 წელს ისიდორ რაბიმ შესთავაზა შექმნას მოწყობილობა, რომლის კონცეფცია იყო, რომ ისინი მუშაობდნენ ზემოაღნიშნული ტექნიკის საფუძველზე. მაგრამ ისინი ისე იყო მოწყობილი, რომ არაზუსტი შედეგები აჩვენეს. და უკვე 1949 წელს სტანდარტების ეროვნულმა ბიურომ მთელ მსოფლიოს აცნობა პირველი ატომური საათის შექმნის შესახებ, რომელიც დაფუძნებული იყო ამიაკის მოლეკულურ ნაერთებზე და უკვე 1952 წელს დაეუფლა ტექნოლოგიებს ცეზიუმის ატომებზე დაფუძნებული პროტოტიპის შესაქმნელად.

ამიაკის და ცეზიუმის ატომების გაგონებისას ჩნდება კითხვა, მაგრამ არის თუ არა ეს მშვენიერი საათები რადიოაქტიური? პასუხი ცალსახაა - არა! მათ არ აქვთ ატომური დაშლა.

დღესდღეობით ბევრი მასალაა, საიდანაც ატომური საათები მზადდება. მაგალითად, ეს არის სილიციუმი, კვარცი, ალუმინი და ვერცხლიც კი.

როგორ მუშაობს მოწყობილობა?

მოდით შევხედოთ როგორ გამოიყურება და მუშაობს ატომური საათები. ამისათვის ჩვენ გთავაზობთ მათი მუშაობის აღწერას:

ამ კონკრეტული საათის სწორი ფუნქციონირებისთვის არ არის საჭირო არც ქანქარა და არც კვარცის ოსცილატორი. ისინი იყენებენ სიგნალებს, რომლებიც წარმოიქმნება ერთი ელექტრონის კვანტური გადასვლის გამო ატომის ორ ენერგეტიკულ დონეს შორის. შედეგად, ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ ელექტრომაგნიტურ ტალღას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენ ვიღებთ ხშირ რყევებს და სისტემის სტაბილურობის ულტრა მაღალ დონეს. ყოველწლიურად, ახალი აღმოჩენების გამო, ხდება პროცესების მოდერნიზება. არც ისე დიდი ხნის წინ, ეროვნული ინსტიტუტის fStandardsand Technology (NIST) სპეციალისტები გახდნენ ჩემპიონები, დაამყარეს აბსოლუტური მსოფლიო რეკორდი. მათ შეძლეს ატომური საათის (სტრონციუმზე დაფუძნებული) სიზუსტის მიყვანა ძალიან მინიმალურ გადახრამდე, კერძოდ: 15 მილიარდი წლის განმავლობაში, ერთი წამის გაშვება. დიახ, დიახ, არ მოგეჩვენათ, რომ ეს არის ასაკი, რომელიც ახლა ენიჭება ჩვენს სამყაროს. ეს უზარმაზარი აღმოჩენაა! ყოველივე ამის შემდეგ, სწორედ სტრონციუმმა ითამაშა ყველაზე მნიშვნელოვანი როლი ამ ჩანაწერში. სტრონციუმის მოძრავი ატომები მის სივრცულ გისოსში, რომელიც მეცნიერებმა შექმნეს ლაზერის გამოყენებით, მოქმედებდა როგორც "ტკიპის" ანალოგი. როგორც ყოველთვის მეცნიერებაში, თეორიულად ყველაფერი მომხიბლავი და უკვე გაუმჯობესებული ჩანს, მაგრამ ასეთი სისტემის არასტაბილურობა პრაქტიკაში შეიძლება ნაკლებად სასიხარულო აღმოჩნდეს. მისი არასტაბილურობის გამო ცეზიუმზე დაფუძნებულმა მოწყობილობამ მსოფლიო პოპულარობა მოიპოვა.

ახლა განვიხილოთ რისგან შედგება ასეთი მოწყობილობა. ძირითადი დეტალები აქ არის:

• კვანტური დისკრიმინატორი;
• კვარცის გენერატორი;
• ელექტრონიკა.

კვარცის ოსცილატორი არის ერთგვარი თვითოსცილატორი, მაგრამ რეზონანსული ელემენტის წარმოებისთვის ის იყენებს კვარცის ბროლის პიეზოელექტრიკულ რეჟიმებს.

კვანტური დისკრიმინატორისა და კვარცის ოსცილატორის არსებობისას, მათი სიხშირის გავლენით, ისინი შედარებულია და როდესაც განსხვავება გამოვლინდება, უკუკავშირის წრე მოითხოვს კრისტალური ოსცილატორის მორგებას საჭირო მნიშვნელობაზე და გაზრდის სტაბილურობას და სიზუსტეს. შედეგად, გამოსავალზე ჩვენ ვხედავთ ზუსტ მნიშვნელობას ციფერბლატზე, რაც ნიშნავს ზუსტ დროს.

ადრინდელი მოდელები საკმაოდ დიდი იყო, მაგრამ 2013 წლის ოქტომბერში BathysHawaii-მა ატყდა მინიატურული ატომური მაჯის საათების გამოშვება. თავიდან ყველამ ეს განცხადება ხუმრობად მიიღო, მაგრამ მალევე გაირკვა, რომ ეს მართლაც ასე იყო და ისინი ფუნქციონირებენ ატომური წყაროს საფუძველს Cesium 133 მოწყობილობის უსაფრთხოება უზრუნველყოფილია იმით, რომ რადიოაქტიური ელემენტი გაზის სახით შეიცავს სპეციალურ კაფსულას.ამ მოწყობილობის ფოტომ მთელ მსოფლიოში გაფანტა.

ატომური საათების თემაში ბევრს აინტერესებს ენერგიის წყაროს საკითხი. ბატარეა არის ლითიუმ-იონური ბატარეა. სამწუხაროდ, ჯერ არ არის ცნობილი რამდენ ხანს გაგრძელდება ასეთი ბატარეა.

BathysHawaii-ის საათები მართლაც პირველი ატომური მაჯის საათები იყო. ადრე უკვე ცნობილი იყო შედარებით პორტატული მოწყობილობის გამოშვების შემთხვევები, მაგრამ, სამწუხაროდ, მას არ გააჩნდა ატომური ენერგიის წყარო, მაგრამ მხოლოდ სინქრონიზებული იყო რეალურ საერთო საათებთან უკაბელო რადიოს საშუალებით. ასევე აღსანიშნავია ასეთი გაჯეტის ღირებულება. სიამოვნება 12 ათას აშშ დოლარად შეფასდა. გასაგები იყო, რომ ასეთი ფასით საათები ფართო პოპულარობას ვერ მოიპოვებდა, მაგრამ კომპანია ამას არ ცდილობდა, რადგან მათ ძალიან შეზღუდული პარტიაში გამოუშვეს.

ჩვენ ვიცით რამდენიმე ტიპის ატომური საათი. მათ დიზაინსა და პრინციპებში მნიშვნელოვანი განსხვავებები არ არის, მაგრამ მაინც არის გარკვეული განსხვავებები. ასე რომ, მთავარია ცვლილებებისა და მათი ელემენტების პოვნის საშუალებებში. შეიძლება განვასხვავოთ საათების შემდეგი ტიპები:

1. წყალბადი. მათი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ წყალბადის ატომები მხარს უჭერენ ენერგიის სწორ დონეზე, მაგრამ კედლები დამზადებულია სპეციალური მასალისგან. ამის საფუძველზე დავასკვნით, რომ წყალბადის ატომები ძალიან სწრაფად კარგავენ ენერგეტიკულ მდგომარეობას.
2. ცეზიუმი. მათთვის საფუძველია ცეზიუმის სხივები. აღსანიშნავია, რომ ეს საათები ყველაზე ზუსტია.
3. რუბიდიუმი. ისინი ყველაზე მარტივი და ძალიან კომპაქტურია.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ატომური საათები ძალიან ძვირი გაჯეტია. ამრიგად, ჯიბის საათი Hoptroff No. 10 არის ახალი თაობის სათამაშოების ნათელი წარმომადგენელი. ასეთი ელეგანტური და ძალიან ზუსტი აქსესუარის ფასი 78 ათასი დოლარია. გამოვიდა მხოლოდ 12 ეგზემპლარი. ამ მოწყობილობის მექანიზმში გამოყენებულია მაღალი სიხშირის რხევითი სისტემა, რომელიც ასევე აღჭურვილია GPS სიგნალით.

კომპანია ამით არ გაჩერებულა და სწორედ საათის მეათე ვერსიაში სურს გამოიყენოს მოძრაობის ოქროს კოლოფში მოთავსების მეთოდი, რომელიც დაიბეჭდება პოპულარულ 3D პრინტერზე. ჯერ ზუსტად არ არის დათვლილი, რამდენი ოქრო იქნება გამოყენებული საქმის ასეთი ვერსიისთვის, მაგრამ ამ შედევრის სავარაუდო საცალო ფასი უკვე ცნობილია - ის დაახლოებით 50 ათასი ფუნტი სტერლინგს შეადგენდა. და ეს არ არის საბოლოო ფასი, თუმცა ის ითვალისწინებს კვლევის ყველა მოცულობას, ასევე თავად გაჯეტის სიახლეს და უნიკალურობას.

ისტორიული ფაქტები საათების გამოყენების შესახებ

როგორ, როდესაც ვსაუბრობთ ატომურ საათებზე, რომ აღარაფერი ვთქვათ მათთან და ზოგადად დროსთან დაკავშირებული ყველაზე საინტერესო ფაქტების შესახებ:

1. იცოდით, რომ უძველესი მზის საათი აღმოაჩინეს ძველ ეგვიპტეში?
2. ატომური საათების ცდომილება მინიმალურია - ის მხოლოდ 1 წამია 6 მილიონი წლის განმავლობაში.
3. ყველამ იცის, რომ წუთში 60 წამია. მაგრამ ცოტამ თუ ჩათვალა რამდენი მილიწამია ერთ წამში? და არც ბევრია და არც ცოტა - ათასი!
4. ყველა ტურისტს, რომელსაც შეეძლო ლონდონის მონახულება, აუცილებლად სურდა ბიგ ბენის ნახვა საკუთარი თვალით. მაგრამ სამწუხაროდ, ბევრმა არ იცის, რომ ბიგ ბენი საერთოდ არ არის კოშკი, არამედ უზარმაზარი ზარის სახელი, რომელიც იწონის 13 ტონას და რეკავს კოშკის შიგნით.
5. ოდესმე დაფიქრებულხართ, რატომ მიდის ჩვენი საათის ისრები ზუსტად მარცხნიდან მარჯვნივ, ან როგორ ვამბობდით „საათის ისრის მიმართულებით“? ეს ფაქტი პირდაპირ კავშირშია იმასთან, თუ როგორ მოძრაობს ჩრდილი მზის საათზე.
6. პირველი მაჯის საათი გამოიგონეს ბოლო 1812 წელს. ისინი დაამზადა Breguet-ის დამფუძნებელმა ნეაპოლის დედოფლისთვის.
7. პირველ მსოფლიო ომამდე მაჯის საათები მხოლოდ ქალის აქსესუარად ითვლებოდა, თუმცა მალევე, მოხერხებულობის გამო, მოსახლეობის მამრობითი ნაწილიც აირჩია.