Ai observat vreodată că ceasul tău de acasă arată ore diferite? Și cum să înțelegeți care dintre toate opțiunile este corectă? Vom afla răspunsurile la toate aceste întrebări studiind amănunțit principiul de funcționare al ceasurilor atomice.

Ceasul atomic: descriere și principiu de funcționare

Să înțelegem mai întâi care este mecanismul unui ceas atomic. Un ceas atomic este un dispozitiv care măsoară timpul, dar își folosește propriile vibrații ca periodicitate a procesului și totul se întâmplă la nivel atomic și molecular. De aici acuratețea.

Este sigur să spunem că ceasurile atomice sunt cele mai precise! Datorită lor, internetul și navigația GPS funcționează în lume, știm locația exactă a planetelor din sistemul solar. Eroarea acestui dispozitiv este atât de minimă încât putem spune cu încredere că sunt de clasă mondială! Datorită ceasurilor atomice, are loc întreaga sincronizare a lumii, se știe unde se află anumite schimbări.

Cine a inventat, cine a creat și cine a venit cu acest ceas minune?

La începutul anilor patruzeci ai secolului al XX-lea, se știa despre fasciculul atomic de rezonanță magnetică. La început, aplicarea sa nu se referea în niciun fel la ceasuri - era doar o teorie. Dar deja în 1945, Isidor Rabi a propus să creeze un dispozitiv, al cărui concept era că funcționează pe baza tehnicii de mai sus. Dar au fost aranjate în așa fel încât au arătat rezultate inexacte. Și deja în 1949, Biroul Național de Standarde a informat întreaga lume despre crearea primului ceas atomic, care se baza pe compuși moleculari ai amoniacului, iar deja în 1952, tehnologiile au fost stăpânite pentru a crea un prototip bazat pe atomi de cesiu.

Auzind despre atomii de amoniac și cesiu, se pune întrebarea, dar sunt aceste minunate ceasuri radioactive? Răspunsul este fără echivoc - nu! Nu au dezintegrare atomică.

În zilele noastre, există multe materiale din care sunt fabricate ceasurile atomice. De exemplu, este siliciu, cuarț, aluminiu și chiar argint.

Cum funcționează dispozitivul?

Să aruncăm o privire la modul în care arată și funcționează ceasurile cu energie nucleară. Pentru a face acest lucru, oferim o descriere a muncii lor:

Pentru funcționarea corectă a acestui ceas anume, nu este nevoie de un pendul și nici de un oscilator de cuarț. Ei folosesc semnale care apar din cauza tranziției cuantice a unui electron între două niveluri de energie ale unui atom. Drept urmare, putem observa o undă electromagnetică. Cu alte cuvinte, obținem fluctuații frecvente și un nivel ultra-înalt de stabilitate a sistemului. În fiecare an, datorită noilor descoperiri, procesele sunt modernizate. Nu cu mult timp în urmă, specialiștii The National Institute fStandardsand Technology (NIST) au devenit campioni, stabilind un record mondial absolut. Ei au reușit să aducă precizia ceasului atomic (bazat pe stronțiu) la abaterea minimă, și anume: timp de 15 miliarde de ani, o secundă rulează. Da, da, nu vi s-a părut că aceasta este vârsta care este acum atribuită Universului nostru. Aceasta este o descoperire uriașă! La urma urmei, stronțiul a fost cel mai important rol în acest record. Atomii în mișcare de stronțiu din rețeaua sa spațială, pe care oamenii de știință i-au creat folosind un laser, au acționat ca un analog al „ticului”. Ca întotdeauna în știință, în teorie totul pare fermecător și deja îmbunătățit, dar instabilitatea unui astfel de sistem se poate dovedi a fi mai puțin fericită în practică. Din cauza instabilității sale, dispozitivul pe bază de cesiu a câștigat popularitate în întreaga lume.

Acum luați în considerare în ce constă un astfel de dispozitiv. Principalele detalii aici sunt:

• discriminator cuantic;
• generator de cuarț;
• Electronică.

Un generator de cuarț este un fel de auto-oscilator, dar pentru a produce un element rezonant, folosește moduri piezoelectrice ale unui cristal de cuarț.

Având un discriminator cuantic și un oscilator cu cuarț, sub influența frecvenței lor, acestea sunt comparate, iar atunci când este detectată o diferență, circuitul de feedback necesită ca oscilatorul cu cristal să se ajusteze la valoarea necesară și să crească stabilitatea și precizia. Drept urmare, la ieșire vedem valoarea exactă pe cadran, ceea ce înseamnă ora exactă.

Modelele timpurii au fost destul de mari, dar în octombrie 2013, BathysHawaii a făcut furori odată cu lansarea ceasurilor de mână atomice în miniatură. La început, toată lumea a luat această afirmație ca pe o glumă, dar în curând s-a dovedit că este cu adevărat adevărat și funcționează pe baza sursei atomice Cesiu 133 Siguranța dispozitivului este asigurată de faptul că elementul radioactiv este conținut sub formă de gaz într-o capsulă specială.O fotografie a acestui dispozitiv s-a împrăștiat în întreaga lume.

Mulți din subiectul ceasurilor atomice sunt interesați de problema unei surse de energie. Bateria este o baterie litiu-ion. Dar, din păcate, încă nu se știe cât va dura o astfel de baterie.

Ceasurile BathysHawaii au fost cu adevărat primele ceasuri de mână atomice. Anterior, erau deja cunoscute cazuri de lansare a unui dispozitiv relativ portabil, dar, din păcate, acesta nu avea o sursă de energie atomică, ci doar sincronizat cu ceasuri generale reale prin radio wireless. De menționat și costul unui astfel de gadget. Plăcerea a fost estimată la 12 mii de dolari SUA. Era clar că, cu un astfel de preț, ceasurile nu vor câștiga o mare popularitate, dar compania nu s-a străduit pentru acest lucru, deoarece le-a lansat într-un lot foarte limitat.

Cunoaștem mai multe tipuri de ceasuri atomice. Nu există diferențe semnificative în designul și principiile lor, dar există încă unele diferențe. Deci, principalele sunt în mijloacele de găsire a schimbărilor și elementele acestora. Se pot distinge următoarele tipuri de ceasuri:

1. Hidrogen. Esența lor constă în faptul că atomii de hidrogen sunt susținuți la nivelul corect de energie, dar pereții sunt realizați dintr-un material special. Pe baza acestui fapt, ajungem la concluzia că atomii de hidrogen își pierd foarte repede starea energetică.
2. cesiu. Baza lor sunt fasciculele de cesiu. Este de remarcat faptul că aceste ceasuri sunt cele mai precise.
3. Rubidiu. Sunt cele mai simple și foarte compacte.

După cum am menționat mai devreme, ceasurile atomice sunt un gadget foarte scump. Astfel, ceasul de buzunar Hoptroff No. 10 este un reprezentant strălucitor al unei noi generații de jucării. Prețul unui accesoriu atât de elegant și foarte precis este de 78 de mii de dolari. Au fost lansate doar 12 exemplare. Mecanismul acestui dispozitiv folosește un sistem oscilator de înaltă frecvență, care este echipat și cu un semnal GPS.

Compania nu s-a oprit aici și tocmai la cea de-a zecea versiune a ceasului vrea să aplice metoda de plasare a mecanismului într-o carcasă de aur, care va fi imprimată pe o imprimantă 3D populară. Nu s-a calculat încă cu exactitate cât aur va fi folosit pentru această versiune a cazului, dar prețul estimat de vânzare cu amănuntul al acestei capodopere este deja cunoscut - s-a ridicat la aproximativ 50 de mii de lire sterline. Și acesta nu este prețul final, deși ține cont de toate volumele de cercetare, precum și de noutatea și unicitatea gadgetului în sine.

Fapte istorice despre utilizarea ceasurilor

Cum, când vorbim despre ceasurile atomice, ca să nu mai vorbim despre cele mai interesante fapte care sunt asociate cu acestea și cu timpul în general:

1. Știați că cel mai vechi cadran solar a fost găsit în Egiptul antic?
2. Eroarea ceasurilor atomice este minimă - este de doar 1 secundă timp de 6 milioane de ani.
3. Toată lumea știe că într-un minut sunt 60 de secunde. Dar puțini oameni au studiat câte milisecunde sunt într-o secundă? Și nu sunt mulți și nici puțini - o mie!
4. Fiecare turist care a reușit să viziteze Londra și-a dorit cu siguranță să vadă Big Ben cu propriii ochi. Dar, din păcate, nu mulți oameni știu că Big Ben nu este deloc un turn, ci numele unui clopot uriaș care cântărește 13 tone și sună în interiorul turnului.
5. Te-ai întrebat vreodată de ce acționările ceasurilor noastre merg exact de la stânga la dreapta sau cum spuneam „în sensul acelor de ceasornic”? Acest fapt este direct legat de modul în care umbra se mișcă pe cadranul solar.
6. Primul ceas de mână a fost inventat recent în 1812. Au fost făcute de fondatorul Breguet pentru regina Napoli.
7. Înainte de Primul Război Mondial, ceasurile de mână erau considerate doar un accesoriu pentru femei, dar în curând, datorită confortului lor, au fost alese și de partea masculină a populației.

În secolul 21, navigația prin satelit se dezvoltă într-un ritm rapid. Puteți determina poziția oricăror obiecte care sunt cumva conectate cu sateliți, fie că este vorba despre un telefon mobil, o mașină sau o navă spațială. Dar nimic din toate acestea nu ar fi putut fi realizat fără ceasurile atomice.
De asemenea, aceste ceasuri sunt folosite în diverse telecomunicații, de exemplu, în comunicațiile mobile. Acesta este cel mai precis ceas care a fost, este și va fi vreodată. Fără ele, internetul nu ar fi sincronizat, nu am ști distanța până la alte planete și stele etc.
În ore, sunt luate 9.192.631.770 de perioade de radiații electromagnetice pe secundă, care au avut loc în timpul tranziției între două niveluri de energie ale atomului de cesiu-133. Astfel de ceasuri se numesc ceasuri cu cesiu. Dar acesta este doar unul dintre cele trei tipuri de ceasuri atomice. Există și ceasuri cu hidrogen și rubidiu. Cu toate acestea, ceasurile cu cesiu sunt folosite cel mai des, așa că nu ne vom opri asupra altor tipuri.

Cum funcționează un ceas atomic cu cesiu

Laserul încălzește atomii izotopului de cesiu și în acest moment, rezonatorul încorporat înregistrează toate tranzițiile atomilor. Și, după cum am menționat mai devreme, după ce s-a ajuns la 9.192.631.770 de tranziții, se numără o secundă.

Un laser încorporat în carcasa ceasului încălzește atomii izotopului de cesiu. În acest moment, rezonatorul înregistrează numărul de tranziții ale atomilor la un nou nivel de energie. Când se atinge o anumită frecvență, și anume 9.192.631.770 de tranziții (Hz), atunci se numără o secundă, pe baza sistemului internațional SI.

Utilizare în navigația prin satelit

Procesul de determinare a locației exacte a unui obiect folosind un satelit este foarte dificil. Mai mulți sateliți sunt implicați în acest lucru, și anume mai mult de 4 pe receptor (de exemplu, un navigator GPS într-o mașină).

Fiecare satelit are un ceas atomic de înaltă precizie, un transmițător radio prin satelit și un generator de cod digital. Emițătorul radio trimite către Pământ un cod digital și informații despre satelit, și anume parametri de orbită, model etc.

Ceasul determină cât timp durează acest cod pentru a ajunge la receptor. Astfel, cunoscând viteza de propagare a undelor radio, se calculează distanța până la receptorul de pe Pământ. Dar un satelit nu este suficient pentru asta. Receptoarele GPS moderne pot primi semnale de la 12 sateliți simultan, ceea ce vă permite să determinați locația unui obiect cu o precizie de până la 4 metri. Apropo, este de remarcat faptul că navigatoarele GPS nu necesită o taxă de abonament.

Ceasuri atomice de înaltă precizie care fac o eroare de o secundă în 300 de milioane de ani. Acest ceas, care a înlocuit un model vechi care a avut o eroare de o secundă într-o sută de milioane de ani, stabilește acum standardul pentru ora civilă americană. Lenta.ru a decis să reamintească istoria creării ceasurilor atomice.

Primul atom

Pentru a crea un ceas, este suficient să folosiți orice proces periodic. Iar istoria apariției instrumentelor de măsurare a timpului este parțial istoria apariției fie a noilor surse de energie, fie a noilor sisteme oscilatorii utilizate în ceasuri. Cel mai simplu ceas este probabil ceasul solar, care necesită doar soarele și un obiect pentru a arunca o umbră pentru a funcționa. Dezavantajele acestei metode de determinare a timpului sunt evidente. Nici apa și clepsidra nu sunt mai bune: sunt potrivite doar pentru măsurarea unor perioade de timp relativ scurte.

Cel mai vechi ceas mecanic a fost găsit în 1901 lângă insula Antikythera pe o navă scufundată în Marea Egee. Acestea conțin aproximativ 30 de roți dințate de bronz într-o cutie de lemn care măsoară 33 pe 18 pe 10 centimetri și datează din jurul anului 100 î.Hr.

De aproape două mii de ani, ceasurile mecanice au fost cele mai precise și fiabile. Apariția în 1657 a lucrării clasice a lui Christian Huygens „Ceasul cu pendul” („Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica”) cu o descriere a unui dispozitiv de referință temporală cu un pendul ca sistem oscilant, a fost probabil apogeu în istoria dezvoltării dispozitivelor mecanice de acest tip.

Cu toate acestea, astronomii și navigatorii încă foloseau cerul înstelat și hărțile pentru a-și determina locația și ora exactă. Primul ceas electric a fost inventat în 1814 de Francis Ronalds. Cu toate acestea, primul astfel de instrument a fost inexact din cauza sensibilității sale la schimbările de temperatură.

Istoria ulterioară a ceasurilor este legată de utilizarea diferitelor sisteme oscilatorii în dispozitive. Introduse în 1927 de angajații Bell Labs, ceasurile de cuarț foloseau proprietățile piezoelectrice ale unui cristal de cuarț: atunci când i se aplică un curent electric, cristalul începe să se micșoreze. Cronometrele moderne cu cuarț pot atinge o precizie de până la 0,3 secunde pe lună. Cu toate acestea, deoarece cuarțul este supus îmbătrânirii, în timp ceasul devine mai puțin precis.

Odată cu dezvoltarea fizicii atomice, oamenii de știință au propus utilizarea particulelor de materie ca sisteme oscilatorii. Așa a apărut primul ceas atomic. Ideea de a folosi vibrațiile atomice ale hidrogenului pentru a măsura timpul a fost sugerată încă din 1879 de către fizicianul englez Lord Kelvin, dar acest lucru a devenit posibil abia la mijlocul secolului al XX-lea.

Reproducerea unui tablou de Hubert von Herkomer (1907)

În anii 1930, fizicianul american și descoperitorul rezonanței magnetice nucleare, Isidore Rabi, a început să lucreze la ceasurile atomice cu cesiu-133, dar izbucnirea războiului l-a împiedicat. Deja după război, în 1949, primul ceas molecular care folosește molecule de amoniac a fost creat la Comitetul Național de Standarde al SUA, cu participarea lui Harold Lyonson. Dar primele astfel de instrumente pentru măsurarea timpului nu au fost la fel de precise ca ceasurile atomice moderne.

Precizia relativ scăzută s-a datorat faptului că, datorită interacțiunii moleculelor de amoniac între ele și cu pereții recipientului în care se afla această substanță, energia moleculelor s-a schimbat și liniile lor spectrale s-au lărgit. Acest efect este foarte asemănător cu frecarea dintr-un ceas mecanic.

Mai târziu, în 1955, Louis Esssen de la Laboratorul Național de Fizică din Marea Britanie a introdus primul ceas atomic cu cesiu-133. Acest ceas a acumulat o eroare de o secundă într-un milion de ani. Dispozitivul a fost numit NBS-1 și a început să fie considerat un standard de frecvență de cesiu.

Schema de circuit a unui ceas atomic constă dintr-un oscilator cu cristal controlat de un discriminator de feedback. Oscilatorul folosește proprietățile piezoelectrice ale cuarțului, în timp ce discriminatorul folosește vibrațiile energetice ale atomilor, astfel încât vibrațiile cuarțului sunt urmărite de semnale de la tranziții de la diferite niveluri de energie în atomi sau molecule. Între generator și discriminator există un compensator reglat la frecvența vibrațiilor atomice și care o compară cu frecvența de vibrație a cristalului.

Atomii folosiți în ceas trebuie să ofere vibrații stabile. Fiecare frecvență a radiațiilor electromagnetice are proprii atomi: calciu, stronțiu, rubidiu, cesiu, hidrogen. Sau chiar molecule de amoniac și iod.

standard de timp

Odată cu apariția instrumentelor de măsurare a timpului atomic, a devenit posibilă utilizarea acestora ca standard universal pentru determinarea celui de-al doilea. Din 1884, ora Greenwich, considerată standardul mondial, a făcut loc standardului ceasurilor atomice. În 1967, prin decizia celei de-a 12-a Conferințe Generale de Greutăți și Măsuri, o secundă a fost definită ca durata a 9192631770 de perioade de radiație corespunzătoare tranziției între două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133. Această definiție a secundei nu depinde de parametrii astronomici și poate fi reprodusă oriunde pe planetă. Cesiu-133, folosit în ceasul atomic standard, este singurul izotop stabil al cesiului cu abundență de 100% pe Pământ.

Ceasurile atomice sunt, de asemenea, folosite în sistemul de navigație prin satelit; sunt necesare pentru a determina ora exactă și coordonatele satelitului. Astfel, fiecare satelit GPS are patru seturi de astfel de ceasuri: două de rubidiu și două de cesiu, care oferă o precizie de transmisie a semnalului de 50 de nanosecunde. Sateliții ruși ai sistemului GLONASS au și dispozitive de măsurare a timpului atomic de cesiu și rubidiu, iar sateliții sistemului european de geopoziționare Galileo sunt echipați cu hidrogen și rubidiu.

Precizia ceasurilor cu hidrogen este cea mai mare. Este de 0,45 nanosecunde în 12 ore. Aparent, utilizarea unor ceasuri atât de precise de către Galileo va aduce acest sistem de navigație în prim-plan în 2015, când cei 18 sateliți ai săi vor fi pe orbită.

Ceas atomic compact

Hewlett-Packard a fost prima companie care a dezvoltat un ceas atomic compact. În 1964, ea a creat instrumentul cu cesiu HP 5060A, de dimensiunea unei valize mari. Compania a continuat să dezvolte această direcție, dar din 2005 și-a vândut divizia de ceas atomic către Symmetricom.

În 2011, Draper Laboratories și Sandia National Laboratories au dezvoltat, iar Symmetricom a lansat primul ceas atomic în miniatură Quantum. La momentul lansării, acestea costau aproximativ 15 mii de dolari, erau închise într-o cutie sigilată de 40 pe 35 pe 11 milimetri și cântăreau 35 de grame. Consumul de energie al ceasului a fost mai mic de 120 de miliwați. Inițial, acestea au fost dezvoltate la ordinul Pentagonului și au fost destinate să servească sisteme de navigație care funcționează independent de sistemele GPS, de exemplu, la adâncime sub apă sau pe uscat.

Deja la sfârșitul anului 2013, compania americană Bathys Hawaii a introdus primul ceas atomic „de încheietură”. Ei folosesc ca componentă principală cipul SA.45s fabricat de Symmetricom. În interiorul cipului se află o capsulă cu cesiu-133. Designul ceasului include, de asemenea, fotocelule și un laser de putere redusă. Acesta din urmă asigură încălzirea cesiului gazos, în urma căreia atomii săi încep să se miște de la un nivel de energie la altul. Măsurarea timpului se face doar prin fixarea unei astfel de tranziții. Costul noului dispozitiv este de aproximativ 12 mii de dolari.

Tendințele spre miniaturizare, autonomie și acuratețe vor duce la faptul că în viitorul apropiat vor exista noi dispozitive care folosesc ceasuri atomice în toate domeniile vieții umane, de la cercetările spațiale privind sateliții și stațiile orbitale până la aplicații domestice în sisteme de interior și de încheietură.

Adesea auzim fraza că ceasurile atomice arată întotdeauna ora exactă. Dar din numele lor este greu de înțeles de ce ceasurile atomice sunt cele mai precise sau cum funcționează.

Faptul că numele conține cuvântul „atomic” nu înseamnă deloc că ceasul este un pericol pentru viață, chiar dacă imediat vin în minte gândurile la o bombă atomică sau la o centrală nucleară. În acest caz, vorbim doar despre principiul ceasului. Dacă într-un ceas mecanic obișnuit angrenajele fac mișcări oscilatorii și mișcările lor sunt numărate, atunci în ceasurile atomice se numără oscilațiile electronilor din interiorul atomilor. Pentru a înțelege mai bine principiul de funcționare, să ne amintim de fizica particulelor elementare.

Toate substanțele din lumea noastră sunt formate din atomi. Atomii sunt formați din protoni, neutroni și electroni. Protonii și neutronii se combină între ei pentru a forma un nucleu, care se mai numește și nucleon. Electronii se mișcă în jurul nucleului, care poate fi la diferite niveluri de energie. Cel mai interesant lucru este că atunci când absoarbe sau eliberează energie, un electron se poate deplasa de la nivelul său de energie la unul superior sau inferior. Un electron poate primi energie din radiația electromagnetică prin absorbția sau emiterea de radiații electromagnetice de o anumită frecvență la fiecare tranziție.

Cel mai adesea există ceasuri în care atomii elementului cesiu -133 sunt folosiți pentru a schimba. Dacă în 1 secundă pendulul ceasuri convenționale face 1 mișcare oscilatorie, apoi electronii în ceasurile atomice pe baza de cesiu-133, la trecerea de la un nivel de energie la altul, emit radiații electromagnetice cu o frecvență de 9192631770 Hz. Se pare că o secundă este împărțită în exact acest număr de intervale, dacă este calculată în ceasuri atomice. Această valoare a fost adoptată oficial de comunitatea internațională în 1967. Imaginați-vă un cadran uriaș, unde nu există 60, ci 9192631770 divizii, care sunt doar 1 secundă. Nu este surprinzător faptul că ceasurile atomice sunt atât de precise și au o serie de avantaje: atomii nu îmbătrânesc, nu se uzează, iar frecvența de oscilație va fi întotdeauna aceeași pentru un element chimic, ceea ce face posibilă compararea simultană, pt. de exemplu, citirile ceasurilor atomice departe în spațiu și pe Pământ, fără teamă de greșeli.

Datorită ceasurilor atomice, omenirea a putut, în practică, să testeze corectitudinea teoriei relativității și să se asigure că, decât pe Pământ. Ceasurile atomice sunt instalate pe mulți sateliți și nave spațiale, sunt folosite pentru nevoi de telecomunicații, pentru comunicații mobile, compară ora exactă pe întreaga planetă. Fără exagerare, datorită invenției ceasului atomic, omenirea a putut intra în era tehnologiei înalte.

Cum funcționează ceasurile atomice?

Cesiu-133 este încălzit prin evaporarea atomilor de cesiu, care sunt trecuți printr-un câmp magnetic, unde sunt selectați atomii cu stările de energie dorite.

Apoi, atomii selectați trec printr-un câmp magnetic cu o frecvență apropiată de 9192631770 Hz, care creează un oscilator de cuarț. Sub influența câmpului, atomii de cesiu își schimbă din nou stările energetice și cad pe detectorul, care fixează când cel mai mare număr de atomi care intră va avea starea energetică „corectă”. Numărul maxim de atomi cu o stare de energie modificată indică faptul că frecvența câmpului cu microunde este aleasă corect, iar apoi valoarea acestuia este introdusă într-un dispozitiv electronic - un divizor de frecvență, care, reducând frecvența de un număr întreg de ori, devine numărul 1, care este secunda de referință.

Astfel, atomii de cesiu sunt folosiți pentru a verifica frecvența corectă a câmpului magnetic produs de oscilatorul cu cristal, ajutând la menținerea acestuia constant.

Este interesant: deși ceasurile atomice care există astăzi sunt nemaiîntâlnite de precise și pot rula fără erori timp de milioane de ani, fizicienii nu se vor opri aici. Folosind atomi de diferite elemente chimice, aceștia lucrează în mod constant pentru a îmbunătăți acuratețea ceasurilor atomice. Dintre cele mai recente invenții - ceasurile atomice pornite stronţiu, care sunt de trei ori mai precise decât omologul lor cu cesiu. Le-ar lua 15 miliarde de ani ca să fie cu doar o secundă în urmă - un timp mai mare decât vârsta universului nostru...

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

Ceasul atomic 27 ianuarie 2016

Elveția, sau chiar Japonia, nu va fi locul de naștere al primului ceas de buzunar din lume cu un standard de timp atomic încorporat. Ideea creării lor a apărut în inima Marii Britanii de la brandul Hoptroff din Londra

Atomic, sau așa cum sunt numite și „ceasuri cuantice”, este un dispozitiv care măsoară timpul folosind vibrații naturale asociate proceselor care au loc la nivelul atomilor sau moleculelor. Richard Hoptroff a decis că este timpul ca domnii moderni care sunt interesați de dispozitivele de înaltă tehnologie să-și schimbe ceasurile mecanice de buzunar cu ceva mai extravagant și mai extraordinar și, de asemenea, în conformitate cu tendințele urbane moderne.

Așadar, publicului i s-a arătat un elegant ceas atomic de buzunar Hoptroff nr. 10, care poate surprinde generația modernă, tentată de abundența de gadgeturi, nu doar prin stilul său retro și precizia fantastică, ci și prin durata de viață. Potrivit dezvoltatorilor, având cu tine acest ceas, vei putea rămâne cea mai punctuală persoană timp de cel puțin 5 miliarde de ani.

Ce altceva poți afla despre ei interesant...

Poza 2.

Pentru toți cei care nu au fost niciodată interesați de astfel de ceasuri, merită să descrieți pe scurt principiul funcționării lor. În interiorul „dispozitivului atomic” nu există nimic care să semene cu un ceas mecanic clasic. În Hoptroff nr. 10 nu există piese mecanice ca atare. În schimb, ceasurile de buzunar atomice sunt echipate cu o cameră etanșă umplută cu o substanță gazoasă radioactivă, a cărei temperatură este controlată de un cuptor special. Momentul exact este următorul: laserele excită atomii unui element chimic, care este un fel de „umplutură” a ceasului, iar rezonatorul captează și măsoară fiecare tranziție atomică. Astăzi, elementul de bază al unor astfel de dispozitive este cesiul. Dacă ne amintim sistemul SI de unități, atunci valoarea unei secunde este legată de numărul de perioade de radiație electromagnetică în timpul tranziției atomilor de cesiu-133 de la un nivel de energie la altul.

Poza 3.

Dacă în smartphone-uri, cipul procesorului este considerat inima dispozitivului, atunci în Hoptroff nr. 10 acest rol este preluat de modulul-generator al timpului de referință. Este furnizat de Symmetricom, iar cipul în sine a fost inițial concentrat pe utilizarea în industria militară - în vehicule aeriene fără pilot.

Ceasul atomic CSAC este echipat cu un termostat controlat cu temperatură care conține o cameră de vapori de cesiu. Sub influența unui laser asupra atomilor de cesiu-133, începe trecerea lor de la o stare de energie la alta, pentru care se folosește un rezonator cu microunde pentru măsurarea acesteia. Din 1967, Sistemul Internațional de Unități (SI) a definit o secundă ca fiind 9.192.631.770 de perioade de radiație electromagnetică care decurg din tranziția între două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133. Pe baza acestui lucru, este greu de imaginat un ceas mai precis din punct de vedere tehnic, bazat pe cesiu. De-a lungul timpului, odată cu progresele recente în cronometrarea, noile ceasuri optice bazate pe un ion de aluminiu care pulsa la frecvența ultravioletă (de 100.000 de ori frecvența cu microunde a ceasurilor cu cesiu) vor fi de sute de ori mai precise decât cronometrele atomice. Pentru a spune simplu, noul ceas de buzunar nr.10 al lui Hoptroff are o precizie de 0,0015 secunde pe an, de 2,4 milioane de ori mai bună decât standardele COSC.

Fotografie 4.

Latura funcțională a dispozitivului este, de asemenea, în pragul fanteziei. Cu ajutorul acestuia, puteți afla: ora, data, ziua săptămânii, anul, latitudinea și longitudinea în diferite valori, presiunea, umiditatea, ore și minute siderale, prognoza mareelor ​​și mulți alți indicatori. Ceasul vine în aur și este planificat să folosească imprimarea 3D pentru a-și crea carcasa din metal prețios.

Richard Hoptrof crede sincer că această opțiune de producție specială pentru descendenții lui este cea mai preferată. Pentru a schimba ușor componenta de design a designului, nu va fi deloc necesară reconstrucția liniei de producție, ci pentru aceasta să folosiți flexibilitatea funcțională a dispozitivului de imprimare 3D. Adevărat, este de remarcat faptul că prototipul de ceas prezentat a fost realizat în mod clasic.

Fotografie 5.

Timpul este foarte prețios în aceste zile, iar ceasul de buzunar Hoptroff nr. 10 este o confirmare directă a acestui lucru. Potrivit informațiilor preliminare, primul lot de dispozitive nucleare va fi de 12 unități, iar în ceea ce privește costul, prețul pentru 1 exemplar va fi de 78.000 de dolari.

Fotografia 6.

Potrivit lui Richard Hoptroff, Managing Director al brandului, reședința lui Hoptroff din Londra a jucat un rol cheie în idee. „În mișcările noastre de cuarț, folosim un sistem oscilator de înaltă precizie cu un semnal GPS. Dar în centrul Londrei nu este atât de ușor să prinzi chiar acest semnal. Odată, în timpul unei excursii la Observatorul Greenwich, am văzut acolo un ceas atomic Hewlett Packard și am decis să cumpăr ceva similar pentru mine prin Internet. Și nu am putut. În schimb, am dat peste informații despre un cip Symmetricon și, după trei zile de gândire, mi-am dat seama că ar fi perfect pentru un ceas de buzunar.”

Cipul în cauză este ceasul atomic cu cesiu SA.45s (CSAC), o primă generație de ceasuri atomice în miniatură pentru receptoare GPS, radiouri de rucsac și drone. În ciuda dimensiunilor sale modeste (40 mm x 34,75 mm), este puțin probabil să se potrivească într-un ceas de mână. Prin urmare, Hoptroff a decis să echipeze cu ele un model de buzunar destul de solid (82 mm în diametru).

Pe lângă faptul că este cel mai precis ceas din lume, Hoptroff No 10 (a zecea mișcare a mărcii) pretinde și că este prima carcasă din aur realizată folosind tehnologia de imprimare 3D. Hoptroff nu este încă sigur de cât aur va fi necesar pentru a face cazul (lucrările la primul prototip au fost finalizate când problema a intrat în tipar), dar sugerează că costul acestuia va fi „de minim câteva mii de lire sterline”. Și cu toate cercetările și dezvoltarea necesare pentru a dezvolta produsul (gândiți-vă la funcția de maree pentru constante armonice pentru 3.000 de porturi diferite), v-ați aștepta ca prețul final de vânzare cu amănuntul să fie de aproximativ 50.000 de lire sterline.

Carcasa aurie a modelului nr. 10 la iesirea din imprimanta 3D si in forma finita

Cumpărătorii devin automat membri ai unui club exclusivist și vor fi obligați să semneze un angajament scris de a nu folosi cipul ceasului atomic ca armă. „Acesta este unul dintre termenii contractului nostru cu furnizorul”, explică domnul Hoptroff, „deoarece cipul atomic a fost folosit inițial în sistemele de ghidare a rachetelor”. Nu prea mult pentru a putea obține un ceas cu o acuratețe impecabilă.

Fericiții posesori ai No.10 by Hoptroff vor avea la dispoziție mult mai mult decât un simplu ceas de înaltă precizie. Modelul funcționează, de asemenea, ca un dispozitiv de navigație de buzunar, permițând determinarea longitudinii până la o milă marine, chiar și după mulți ani pe mare, folosind un sextant simplu. Modelul va primi două cadrane, dar designul unuia dintre ele este încă ținut secret. Celălalt este un vârtej de contoare care afișează până la 28 de complicații: de la toate funcțiile cronometrice posibile și indicatoarele calendaristice până la o busolă, termometru, higrometru (un dispozitiv pentru măsurarea nivelului de umiditate), barometru, contoare de latitudine și longitudine și un indicator de mare / reflux. Și nu mai vorbim de indicatorii vitali ai stării termostatului atomic.

Hoptroff intenționează să lanseze o serie de produse noi, inclusiv o versiune electronică a legendarului ceas complicat Space Traveler al lui George Daniels. În prezent, se lucrează la ele pentru a integra tehnologia Bluetooth în ceas pentru a stoca informațiile personale ale purtătorului și pentru a permite ajustarea automată a complicațiilor, cum ar fi afișarea fazelor lunii.

Primele exemplare ale Nr.10 vor apărea anul viitor, dar deocamdată compania caută parteneri potriviți printre retaileri. „Cu siguranță am putea încerca să-l vindem online, dar acesta este un model premium, așa că mai trebuie să-l ții în mâini pentru a-l aprecia. Aceasta înseamnă că va trebui în continuare să apelăm la serviciile retailerilor și suntem pregătiți să începem negocierile”, conchide domnul Hoptroff.

Și chiar Articolul original este pe site InfoGlaz.rf Link către articolul din care este făcută această copie -