Horloges atomiques expliquées
posté par Richard N Williams on Avril 20th, 2009
Une horloge atomique est-elle radioactive?
An Horloge atomique Garde l'heure de mieux que toute autre horloge. Ils ont même du temps mieux que la rotation de la Terre et le mouvement des étoiles. Sans l'horloge atomique, la navigation par GPS serait impossible, Internet ne se synchroniserait pas et la position des planètes ne serait pas connue avec une précision suffisante pour que les sondes spatiales et les atterrisseurs soient lancés et surveillés.
Une horloge atomique n'est pas radioactive, elle ne dépend pas de la désintégration atomique. Au contraire, une horloge atomique a une masse oscillante et un ressort, tout comme les horloges ordinaires.
La grande différence entre une horloge standard dans votre maison et une horloge atomique est que l'oscillation dans une horloge atomique est entre le noyau d'un atome et les électrons environnants. Cette oscillation n'est pas exactement un parallèle à la balance et à l'aiguille d'une montre à horlogerie, mais le fait est que les deux utilisent des oscillations pour garder le temps. Les fréquences d'oscillation dans l'atome sont déterminées par la masse du noyau et par la gravité et le "ressort" électrostatique entre la charge positive sur le noyau et le nuage d'électrons qui l'entoure.
Quels sont les types d'horloge atomique?
Aujourd'hui, bien qu'il existe différents types d'horloge atomique, le principe derrière chacun d'entre eux reste le même. La différence majeure est associée à l'élément utilisé et aux moyens de détection lorsque le niveau d'énergie change. Les différents types d'horloge atomique comprennent:
L'horloge atomique des césium utilise un faisceau d'atomes de césium. L'horloge sépare les atomes de césium de différents niveaux d'énergie par champ magnétique.
L'horloge atomique de l'hydrogène maintient les atomes d'hydrogène au niveau d'énergie requis dans un récipient avec des parois d'un matériau spécial afin que les atomes ne perdent pas leur état d'énergie plus élevé trop rapidement.
L'horloge atomique Rubidium, la plus simple et la plus compacte de toutes, utilise une cellule en verre de rubidium qui modifie son absorption de lumière à la fréquence du rubidium optique lorsque la fréquence hyperfréquence environnante est juste.
L'horloge atomique commerciale la plus précise disponible aujourd'hui utilise l'atome de césium et les champs magnétiques normaux et les détecteurs. De plus, les atomes de césium sont stoppés par les rayons laser, réduisant les petits changements de fréquence en raison de l'effet Doppler.
Quand l'horloge atomique a-t-elle été inventée? Horloge atomique
Dans 1945, le professeur de physique de l'Université de Columbia, Isidor Rabi, a suggéré qu'une horloge pourrait être réalisée à partir d'une technique qu'il a développée dans les 1930 appelés résonance magnétique à faisceau atomique. Par 1949, le Bureau national des normes (NBS, maintenant l'Institut national des normes et de la technologie, NIST) A annoncé la première horloge atomique du monde utilisant la molécule d'ammoniaque comme source de vibrations, et par 1952, elle a annoncé la première horloge atomique utilisant des atomes de césium comme source de vibration, NBS-1.
Dans 1955, le National Physical Laboratory (NPL) En Angleterre a construit la première horloge atomique à faisceau de césium utilisée comme source d'étalonnage. Au cours de la prochaine décennie, des formes plus avancées des horloges atomiques ont été créées. Dans 1967, la 13ème Conférence générale sur les poids et les mesures définit le SI second sur la base des vibrations de l'atome de césium; Le système mondial de conservation du temps n'avait plus de base astronomique à ce moment-là! NBS-4, l'horloge atomique de césium la plus stable au monde, a été complétée dans 1968 et a été utilisée dans les 1990 dans le cadre du système de temps NPL.
Dans 1999, NPL-F1 a commencé à fonctionner avec une incertitude des pièces 1.7 dans 10 à la puissance 15th, ou une précision d'environ une seconde en 20 millions d'années, ce qui en fait l'horloge atomique la plus précise jamais faite (une distinction partagée avec une norme similaire dans Paris).
Comment le temps d'horloge atomique est-il mesuré?
La fréquence correcte pour la résonance de césium particulière est maintenant définie par un accord international comme 9,192,631,770 Hz, de sorte que lorsqu'il est divisé par ce nombre, la sortie est exactement 1 Hz ou 1 par seconde.
La précision à long terme réalisable par l'horloge atomique au césium moderne (le type le plus commun) est supérieure à une seconde par million d'années. L'horloge atomique de l'hydrogène montre une meilleure précision à court terme (une semaine), environ 10 fois la précision d'une horloge atomique au césium. Par conséquent, l'horloge atomique a augmenté la précision de la mesure du temps d'environ un million de fois par rapport aux mesures effectuées au moyen de techniques astronomiques.
Synchroniser avec une horloge atomique
La manière la plus simple de synchronner une horloge atomique est d'utiliser un serveur dédié NTP. Ces appareils recevront soit le signal d'horloge atamatique GPS, soit les ondes radio provenant de lieux comme NIST ou NPL.
Ce message a été écrit par Richard N Williams
Richard N Williams est un auteur technique et spécialiste de l'industrie de la synchronisation du serveur et de l'heure NTP. Richard N Williams sur Google+
