அணு கடிகாரம்: இயக்கக் கொள்கை.

அணுக் கடிகாரம் என்பது நேரத்தை மிகத் துல்லியமாக அளவிடுவதற்கான ஒரு சாதனம். மூலக்கூறுகள் அல்லது அணுக்களின் இயற்கையான அதிர்வுகள் காலமாகப் பயன்படுத்தப்படுவதால், அவற்றின் செயல்பாட்டின் கொள்கையிலிருந்து அவை அவற்றின் பெயரைப் பெற்றன. அணுக் கடிகாரங்கள் வழிசெலுத்தல், விண்வெளித் துறையில், செயற்கைக்கோள்களின் இருப்பிடத்தை தீர்மானிப்பதில், இராணுவத் துறையில், விமானங்களைக் கண்டறிவதில் மற்றும் தொலைத்தொடர்புகளில் மிகவும் பரந்த பயன்பாட்டைக் கண்டறிந்துள்ளன.

நீங்கள் பார்க்க முடியும் என, பயன்பாட்டின் பகுதிகள் நிறைய உள்ளன, ஆனால் அவை அனைத்திற்கும் ஏன் இவ்வளவு துல்லியம் தேவை, ஏனென்றால் இன்று வழக்கமான அணு கடிகாரங்களின் பிழை 30 மில்லியன் ஆண்டுகளில் 1 வினாடி மட்டுமே? ஆனால் இன்னும் துல்லியமான ஒன்று உள்ளது. எல்லாம் புரிந்துகொள்ளக்கூடியது, ஏனென்றால் தூரங்களைக் கணக்கிட நேரம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் ஒரு சிறிய பிழை நூற்றுக்கணக்கான மீட்டர் அல்லது கிலோமீட்டர்களுக்கு வழிவகுக்கும், நாம் அண்ட தூரத்தை எடுத்துக் கொண்டால். எடுத்துக்காட்டாக, அமெரிக்க ஜி.பி.எஸ் வழிசெலுத்தல் அமைப்பை எடுத்துக்கொள்வோம், ரிசீவரில் வழக்கமான மின்னணு கடிகாரத்தைப் பயன்படுத்தும் போது, ​​ஆய அளவீடுகளில் ஏற்படும் பிழை மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாக இருக்கும், இது மற்ற எல்லா கணக்கீடுகளையும் பாதிக்கும், மேலும் இது விளைவுகளுக்கு வழிவகுக்கும். பற்றி பேசுகிறோம்விண்வெளி தொழில்நுட்பங்கள் பற்றி. இயற்கையாகவே ஜிபிஎஸ் பெறுபவர்களுக்கு மொபைல் சாதனங்கள்மற்றும் பிற கேஜெட்களில், அதிக துல்லியம் முக்கியமில்லை.

மிகவும் சரியான நேரம்மாஸ்கோவிலும் உலகிலும், நீங்கள் அதிகாரப்பூர்வ இணையதளத்தில் கண்டுபிடிக்கலாம் - "சரியான தற்போதைய நேரத்தின் சேவையகம்" www.timeserver.ru

அணுக் கடிகாரங்கள் எதனால் ஆனவை?

ஒரு அணு கடிகாரம் பல முக்கிய பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது: ஒரு குவார்ட்ஸ் ஆஸிலேட்டர், ஒரு குவாண்டம் பாகுபாடு மற்றும் மின்னணு அலகுகள். குறிப்பை அமைக்கும் பிரதானமானது குவார்ட்ஸ் ஆஸிலேட்டர் ஆகும், இது குவார்ட்ஸ் படிகங்களில் கட்டப்பட்டுள்ளது மற்றும் ஒரு விதியாக, 10, 5, 2.5 மெகா ஹெர்ட்ஸ் நிலையான அதிர்வெண்ணை உருவாக்குகிறது. ஏனெனில் நிலையான வேலைபிழை இல்லாமல் குவார்ட்ஸ் மிகவும் சிறியது, அது தொடர்ந்து சரிசெய்யப்பட வேண்டும்.

குவாண்டம் பாரபட்சமானவர் அணுக் கோட்டின் அதிர்வெண்ணைப் பதிவுசெய்கிறார், மேலும் இது அதிர்வெண்-கட்ட ஒப்பீட்டாளரில் குவார்ட்ஸ் ஆஸிலேட்டரின் அதிர்வெண்ணுடன் ஒப்பிடப்படுகிறது. குவார்ட்ஸ் ஆஸிலேட்டருக்கு அதிர்வெண் பொருந்தாத பட்சத்தில் அதைச் சரிசெய்வதற்கு ஒப்பீட்டாளர் பின்னூட்டத்தைக் கொண்டுள்ளார்.
அனைத்து அணுக்களிலும் அணுக் கடிகாரங்களை உருவாக்க முடியாது. மிகவும் உகந்தது சீசியம் அணு. இது மற்ற அனைவரையும் ஒப்பிடும் முதன்மையான ஒன்றைக் குறிக்கிறது பொருத்தமான பொருட்கள், எடுத்துக்காட்டாக, போன்றவை: ஸ்ட்ரோண்டியம், ரூபிடியம், கால்சியம். முதன்மை தரநிலையானது துல்லியமான நேரத்தை அளவிடுவதற்கு முற்றிலும் பொருத்தமானது, அதனால்தான் இது முதன்மையானது என்று அழைக்கப்படுகிறது.

உலகின் மிகத் துல்லியமான அணுக் கடிகாரம்

இன்றுவரை மிகவும் துல்லியமான அணு கடிகாரம் UK இல் அமைந்துள்ளன (அதிகாரப்பூர்வமாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது). அவர்களின் பிழை 138 மில்லியன் ஆண்டுகளில் 1 வினாடி மட்டுமே. அவை அமெரிக்கா உட்பட பல நாடுகளின் தேசிய நேரத் தரங்களுக்கான தரநிலை மற்றும் சர்வதேச அணு நேரத்தையும் தீர்மானிக்கின்றன. ஆனால் ராஜ்யத்தில் பூமியில் மிகவும் துல்லியமான கடிகாரங்கள் இல்லை.

மிகவும் துல்லியமான அணு கடிகார புகைப்படம்

சீசியம் அணுக்களின் அடிப்படையில் ஒரு சோதனை வகை துல்லியமான கடிகாரத்தை உருவாக்கியுள்ளதாக அமெரிக்கா அறிவித்தது. இந்த பகுதியில் அறிவியல் இன்னும் நிற்கவில்லை மற்றும் விரைவான வேகத்தில் வளர்ந்து வருகிறது.

ஒவ்வொரு 300 மில்லியன் வருடங்களுக்கும் ஒரு வினாடி பிழையை உருவாக்கும் மிகவும் துல்லியமான அணுக் கடிகாரங்கள். இந்த கடிகாரம், மாற்றப்பட்டது பழைய மாதிரி, நூறு மில்லியன் ஆண்டுகளில் ஒரு வினாடி பிழையை அனுமதித்தது, இப்போது அமெரிக்க சிவில் நேரத்திற்கான தரத்தை அமைக்கிறது. அணு கடிகாரங்களை உருவாக்கிய வரலாற்றை நினைவுபடுத்த Lenta.ru முடிவு செய்தது.

முதல் அணு

ஒரு கடிகாரத்தை உருவாக்க, எந்த ஒரு குறிப்பிட்ட செயல்முறையையும் பயன்படுத்தினால் போதும். நேரத்தை அளவிடும் கருவிகளின் தோற்றத்தின் வரலாறு, கடிகாரங்களில் பயன்படுத்தப்படும் புதிய ஆற்றல் மூலங்கள் அல்லது புதிய ஊசலாட்ட அமைப்புகளின் தோற்றத்தின் வரலாறு ஆகும். மிகவும் எளிய கடிகாரம்சூரிய சக்தியாக இருக்கலாம்: அவற்றின் செயல்பாட்டிற்கு, சூரியனும் நிழலைக் கொடுக்கும் ஒரு பொருளும் மட்டுமே தேவை. நேரத்தை நிர்ணயிக்கும் இந்த முறையின் தீமைகள் வெளிப்படையானவை. தண்ணீர் மற்றும் மணிநேர கண்ணாடிமேலும் சிறப்பாக இல்லை: அவை ஒப்பீட்டளவில் குறுகிய காலங்களை அளவிடுவதற்கு மட்டுமே பொருத்தமானவை.

பழமையான இயந்திர கடிகாரம் 1901 ஆம் ஆண்டு ஏஜியன் கடலில் மூழ்கிய கப்பலில் ஆன்டிகிதெரா தீவுக்கு அருகில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. அவை 33 க்கு 18 x 10 சென்டிமீட்டர் அளவுள்ள ஒரு மரப் பெட்டியில் சுமார் 30 வெண்கல கியர்களைக் கொண்டிருக்கின்றன மற்றும் கிமு நூறாவது ஆண்டைச் சேர்ந்தவை.

ஏறக்குறைய இரண்டாயிரம் ஆண்டுகளாக, இயந்திர கடிகாரங்கள் மிகவும் துல்லியமான மற்றும் நம்பகமானவை. 1657 இல் கிறிஸ்டியன் ஹியூஜென்ஸின் உன்னதமான படைப்பான “தி பெண்டுலம் க்ளாக்” (“ஹாரோலாஜியம் ஆஸிலேடோரியம், சிவ் டி மோட்டு பெண்டுலோரம் அன் ஹாரோலாஜியா அப்டாடோ டெமான்ஸ்ட்ரேஷன்ஸ் ஜியோமெட்ரிகா”) தோற்றம், ஊசல் கொண்ட நேரத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் சாதனத்தை ஊசலாடும் அமைப்பாக விவரிக்கிறது. இந்த வகை இயந்திர கருவிகளின் வளர்ச்சியின் வரலாறு.

இருப்பினும், வானியலாளர்கள் மற்றும் மாலுமிகள் இன்னும் தங்கள் இருப்பிடம் மற்றும் சரியான நேரத்தை தீர்மானிக்க விண்மீன்கள் நிறைந்த வானத்தையும் வரைபடங்களையும் பயன்படுத்தினர். முதல் மின்சார கடிகாரம் 1814 இல் பிரான்சிஸ் ரொனால்ட்ஸ் என்பவரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இருப்பினும், வெப்பநிலை மாற்றங்களுக்கு உணர்திறன் காரணமாக இதுபோன்ற முதல் சாதனம் துல்லியமாக இல்லை.

கடிகாரங்களின் மேலும் வரலாறு சாதனங்களில் பல்வேறு ஊசலாட்ட அமைப்புகளைப் பயன்படுத்துவதோடு இணைக்கப்பட்டுள்ளது. பெல் ஆய்வகங்களால் 1927 இல் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, குவார்ட்ஸ் கடிகாரங்கள் குவார்ட்ஸ் படிகத்தின் பைசோ எலக்ட்ரிக் பண்புகளை பயன்படுத்தின: வெளிப்படும் போது மின்சாரம்படிகம் சுருங்கத் தொடங்குகிறது. நவீன குவார்ட்ஸ் காலமானிகள் மாதத்திற்கு 0.3 வினாடிகளுக்குள் துல்லியமாக இருக்கும். இருப்பினும், குவார்ட்ஸ் முதுமைக்கு ஆளாகிறது என்பதால், கடிகாரங்கள் காலப்போக்கில் குறைவான துல்லியமாக மாறும்.

அணு இயற்பியலின் வளர்ச்சியுடன், விஞ்ஞானிகள் பொருளின் துகள்களை ஊசலாட்ட அமைப்புகளாகப் பயன்படுத்த முன்மொழிந்தனர். இப்படித்தான் முதல் அணு கடிகாரங்கள் தோன்றின. நேரத்தை அளவிடுவதற்கு ஹைட்ரஜனின் அணு அதிர்வுகளைப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறு பற்றிய யோசனை 1879 ஆம் ஆண்டில் ஆங்கில இயற்பியலாளர் லார்ட் கெல்வினால் முன்மொழியப்பட்டது, ஆனால் 20 ஆம் நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதியில் மட்டுமே இது சாத்தியமானது.

ஹூபர்ட் வான் ஹெர்கோமர் (1907) வரைந்த ஓவியத்தின் மறுஉருவாக்கம்

1930 களில், அமெரிக்க இயற்பியலாளர் மற்றும் அணுசக்தி முன்னோடி காந்த அதிர்வுஇசிடோர் ரபி வேலை செய்யத் தொடங்கினார் அணு கடிகாரம்சீசியம்-133 உடன், ஆனால் போர் வெடித்தது அவரைத் தடுத்தது. போருக்குப் பிறகு, 1949 இல், ஹரோல்ட் லியோன்சனின் பங்கேற்புடன் அமெரிக்க தேசிய தரநிலைக் குழுவில் அம்மோனியா மூலக்கூறுகளைப் பயன்படுத்தி முதல் மூலக்கூறு கடிகாரம் உருவாக்கப்பட்டது. ஆனால் இதுபோன்ற முதல் முறை அளவிடும் கருவிகள் நவீன அணுக் கடிகாரங்களைப் போல துல்லியமாக இல்லை.

ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த துல்லியம், அம்மோனியா மூலக்கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் மற்றும் இந்த பொருள் அமைந்துள்ள கொள்கலனின் சுவர்களுடன் தொடர்புகொள்வதன் காரணமாக, மூலக்கூறுகளின் ஆற்றல் மாறியது மற்றும் அவற்றின் நிறமாலை கோடுகள் விரிவடைந்தன. இந்த விளைவு ஒரு இயந்திர கடிகாரத்தில் உராய்வு போன்றது.

பின்னர், 1955 இல், UK தேசிய இயற்பியல் ஆய்வகத்தின் லூயிஸ் எசென் முதல் சீசியம்-133 அணுக் கடிகாரத்தை அறிமுகப்படுத்தினார். இந்த கடிகாரம் ஒரு மில்லியன் ஆண்டுகளில் ஒரு நொடியின் பிழையைக் குவித்தது. சாதனம் NBS-1 என்று பெயரிடப்பட்டது மற்றும் சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலையாக கருதப்பட்டது.

திட்ட வரைபடம்அணு கடிகாரம் சுற்றுக்கு ஏற்ப ஒரு பாகுபாட்டாளரால் கட்டுப்படுத்தப்படும் குவார்ட்ஸ் ஆஸிலேட்டரைக் கொண்டுள்ளது கருத்து. ஆஸிலேட்டர் குவார்ட்ஸின் பைசோஎலக்ட்ரிக் பண்புகளைப் பயன்படுத்திக் கொள்கிறது, அதே சமயம் பாகுபாடு செய்பவர் அணுக்களின் ஆற்றல்மிக்க அதிர்வுகளைப் பயன்படுத்துகிறார், இதனால் குவார்ட்ஸின் அதிர்வுகள் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளில் உள்ள வெவ்வேறு ஆற்றல் மட்டங்களில் இருந்து வரும் சிக்னல்கள் மூலம் கண்காணிக்கப்படுகின்றன. ஜெனரேட்டருக்கும் பாரபட்சமானவருக்கும் இடையில் அணு அதிர்வுகளின் அதிர்வெண்ணுடன் ஒரு ஈடுசெய்தி உள்ளது மற்றும் அதை படிகத்தின் அதிர்வு அதிர்வெண்ணுடன் ஒப்பிடுகிறது.

கடிகாரத்தில் பயன்படுத்தப்படும் அணுக்கள் நிலையான அதிர்வுகளை வழங்க வேண்டும். மின்காந்த கதிர்வீச்சின் ஒவ்வொரு அதிர்வெண்ணிற்கும், அணுக்கள் உள்ளன: கால்சியம், ஸ்ட்ரோண்டியம், ரூபிடியம், சீசியம், ஹைட்ரஜன். அல்லது அம்மோனியா மற்றும் அயோடின் மூலக்கூறுகள் கூட.

நேர தரநிலை

அணு நேரத்தை அளவிடும் கருவிகளின் வருகையுடன், இரண்டாவதாக நிர்ணயிப்பதற்கான உலகளாவிய தரநிலையாக அவற்றைப் பயன்படுத்துவது சாத்தியமானது. 1884 ஆம் ஆண்டு முதல், கிரீன்விச் டைம், உலகத் தரமாகக் கருதப்பட்டது, அணுக் கடிகாரங்களின் தரநிலைக்கு வழிவகுத்தது. 1967 ஆம் ஆண்டில், எடைகள் மற்றும் அளவீடுகளின் 12 வது பொது மாநாட்டின் முடிவின் மூலம், ஒரு வினாடி என்பது 9192631770 கதிர்வீச்சு கால அளவு என வரையறுக்கப்பட்டது, இது சீசியம் -133 அணுவின் தரை நிலையின் இரண்டு ஹைப்பர்ஃபைன் நிலைகளுக்கு இடையில் மாறுகிறது. இரண்டாவது இந்த வரையறை வானியல் அளவுருக்கள் சார்ந்து இல்லை மற்றும் கிரகத்தில் எங்கும் மீண்டும் உருவாக்க முடியும். அணுக் கடிகாரத் தரத்தில் பயன்படுத்தப்படும் சீசியம்-133, பூமியில் 100% மிகுதியாகக் கொண்ட சீசியத்தின் ஒரே நிலையான ஐசோடோப்பு ஆகும்.

அணு கடிகாரங்கள் செயற்கைக்கோள் வழிசெலுத்தல் அமைப்புகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன; சரியான நேரம் மற்றும் செயற்கைக்கோள் ஒருங்கிணைப்புகளை தீர்மானிக்க அவை அவசியம். இவ்வாறு, ஒவ்வொரு ஜிபிஎஸ் செயற்கைக்கோளிலும் நான்கு செட் அத்தகைய கடிகாரங்கள் உள்ளன: இரண்டு ரூபிடியம் மற்றும் இரண்டு சீசியம், இது 50 நானோ விநாடிகளின் சமிக்ஞை பரிமாற்ற துல்லியத்தை உறுதி செய்கிறது. GLONASS அமைப்பின் ரஷ்ய செயற்கைக்கோள்கள் சீசியம் மற்றும் ரூபிடியம் அணு நேரத்தை அளவிடும் கருவிகளுடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளன, மேலும் ஐரோப்பிய கலிலியோ ஜியோபோசிஷனிங் அமைப்பின் செயற்கைக்கோள்கள் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ரூபிடியம் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன.

ஹைட்ரஜன் கடிகாரங்களின் துல்லியம் மிக அதிகம். இது 12 மணி நேரத்தில் 0.45 நானோ வினாடிகள் ஆகும். வெளிப்படையாக, கலிலியோ அத்தகைய துல்லியமான கடிகாரங்களைப் பயன்படுத்துவது, இந்த வழிசெலுத்தல் அமைப்பை ஏற்கனவே 2015 இல் ஒரு தலைவராக மாற்றும், அப்போது அதன் 18 செயற்கைக்கோள்கள் சுற்றுப்பாதையில் இருக்கும்.

சிறிய அணு கடிகாரம்

ஹெவ்லெட்-பேக்கார்ட் ஒரு சிறிய அணு கடிகாரத்தை உருவாக்கிய முதல் நிறுவனம் ஆனது. 1964 ஆம் ஆண்டில், அவர் ஹெச்பி 5060 ஏ சீசியம் சாதனத்தை உருவாக்கினார், இது ஒரு பெரிய சூட்கேஸின் அளவு. நிறுவனம் தொடர்ந்து இந்த திசையை உருவாக்கியது, ஆனால் 2005 ஆம் ஆண்டில் சிமெட்ரிகாம் நிறுவனத்திற்கு அணுக் கடிகாரங்களை உருவாக்கும் பிரிவை விற்றது.

2011 இல், டிராப்பர் ஆய்வகம் மற்றும் சாண்டியா தேசிய ஆய்வகங்களின் வல்லுநர்கள் உருவாக்கினர் மற்றும் சிமெட்ரிகாம் முதல் சிறிய அணு கடிகாரமான குவாண்டத்தை வெளியிட்டது. வெளியீட்டின் போது, ​​​​அவற்றின் விலை சுமார் 15 ஆயிரம் டாலர்கள், அவை 40 ஆல் 35 ஆல் 11 மில்லிமீட்டர் மற்றும் 35 கிராம் எடையுள்ள சீல் செய்யப்பட்ட வழக்கில் இணைக்கப்பட்டன. கடிகாரத்தின் மின் நுகர்வு 120 மில்லிவாட்டிற்கும் குறைவாக இருந்தது. அவை முதலில் பென்டகனின் உத்தரவின்படி உருவாக்கப்பட்டன, மேலும் அவை ஜிபிஎஸ் அமைப்புகளிலிருந்து சுயாதீனமாக இயங்கும் வழிசெலுத்தல் அமைப்புகளுக்கு சேவை செய்யும் நோக்கம் கொண்டவை, எடுத்துக்காட்டாக, ஆழமான நீர் அல்லது நிலத்தடி.

ஏற்கனவே 2013 இறுதியில் அமெரிக்க நிறுவனம்பாத்திஸ் ஹவாய் முதல் அணு கைக்கடிகாரத்தை அறிமுகப்படுத்தினார். அவர்கள் சிம்மெட்ரிகாம் தயாரித்த SA.45s சிப்பை முக்கிய அங்கமாகப் பயன்படுத்துகின்றனர். சிப்பின் உள்ளே சீசியம் -133 கொண்ட ஒரு காப்ஸ்யூல் உள்ளது. கடிகாரத்தின் வடிவமைப்பில் ஃபோட்டோசெல்கள் மற்றும் குறைந்த சக்தி கொண்ட லேசர் ஆகியவை அடங்கும். பிந்தையது சீசியம் வாயுவின் வெப்பத்தை உறுதி செய்கிறது, இதன் விளைவாக அதன் அணுக்கள் ஒரு ஆற்றல் மட்டத்திலிருந்து மற்றொரு நிலைக்கு நகரத் தொடங்குகின்றன. அத்தகைய மாற்றத்தை பதிவு செய்வதன் மூலம் நேரத்தை அளவிடுவது துல்லியமாக மேற்கொள்ளப்படுகிறது. ஒரு புதிய சாதனத்தின் விலை சுமார் 12 ஆயிரம் டாலர்கள்.

மினியேட்டரைசேஷன், தன்னாட்சி மற்றும் துல்லியம் ஆகியவற்றுக்கான போக்குகள் எதிர்காலத்தில் அணுக் கடிகாரங்களைப் பயன்படுத்தும் புதிய சாதனங்கள் மனித வாழ்வின் அனைத்துத் துறைகளிலும் தோன்றும், செயற்கைக்கோள்கள் மற்றும் நிலையங்களைச் சுற்றிவரும் விண்வெளி ஆராய்ச்சி முதல் வீட்டு பயன்பாடுகள்அறை மற்றும் மணிக்கட்டு அமைப்புகளில்.

கொலம்பியா பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியல் பேராசிரியரான இசிடோர் ரபி, இதுவரை கண்டிராத ஒரு திட்டத்தை முன்மொழிந்துள்ளார்: காந்த அதிர்வு அணுக் கற்றை கொள்கையின் அடிப்படையில் செயல்படும் கடிகாரம். இது 1945 இல் நடந்தது, ஏற்கனவே 1949 இல் தேசிய தரநிலை பணியகம் முதல் வேலை செய்யும் முன்மாதிரியை வெளியிட்டது. இது அம்மோனியா மூலக்கூறின் அதிர்வுகளைப் படித்தது. சீசியம் மிகவும் பின்னர் பயன்பாட்டுக்கு வந்தது: NBS-1 மாடல் 1952 இல் மட்டுமே தோன்றியது.

இங்கிலாந்தில் உள்ள தேசிய இயற்பியல் ஆய்வகம் 1955 இல் முதல் சீசியம் கற்றை கடிகாரத்தை உருவாக்கியது. பத்து ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக, எடைகள் மற்றும் அளவீடுகள் குறித்த பொது மாநாட்டின் போது, ​​சீசியம் அணுவில் உள்ள அதிர்வுகளின் அடிப்படையிலும் மேம்பட்ட கடிகாரம் வழங்கப்பட்டது. மாடல் NBS-4 1990 வரை பயன்படுத்தப்பட்டது.

கடிகாரங்களின் வகைகள்

இந்த நேரத்தில், மூன்று வகையான அணு கடிகாரங்கள் உள்ளன, அவை ஏறக்குறைய ஒரே கொள்கையில் செயல்படுகின்றன. சீசியம் கடிகாரங்கள், மிகவும் துல்லியமானவை, சீசியம் அணுவைப் பிரிக்கின்றன காந்தப்புலம். எளிமையான அணுக் கடிகாரம், ரூபிடியம் கடிகாரம், இதில் உள்ள ரூபிடியம் வாயுவைப் பயன்படுத்துகிறது கண்ணாடி குடுவை. இறுதியாக, ஹைட்ரஜன் அணு கடிகாரம் அதன் குறிப்பு புள்ளி ஹைட்ரஜன் அணுக்களை எடுத்துக்கொள்கிறது, ஒரு சிறப்புப் பொருளின் ஷெல்லில் மூடப்பட்டிருக்கும் - இது அணுக்கள் விரைவாக ஆற்றலை இழப்பதைத் தடுக்கிறது.

மணி என்ன

1999 ஆம் ஆண்டில், யுஎஸ் நேஷனல் இன்ஸ்டிடியூட் ஆஃப் ஸ்டாண்டர்ட்ஸ் அண்ட் டெக்னாலஜி (என்ஐஎஸ்டி) அணு கடிகாரத்தின் இன்னும் மேம்பட்ட பதிப்பை முன்மொழிந்தது. NIST-F1 மாதிரியானது இருபது மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு ஒரு வினாடி மட்டுமே பிழையை அனுமதிக்கிறது.

மிகவும் துல்லியமானது

ஆனால் NIST இயற்பியலாளர்கள் அங்கு நிற்கவில்லை. விஞ்ஞானிகள் புதிய காலமானியை உருவாக்க முடிவு செய்தனர், இந்த முறை ஸ்ட்ரோண்டியம் அணுக்களை அடிப்படையாகக் கொண்டது. புதிய கடிகாரம் முந்தைய மாடலின் 60% இல் இயங்குகிறது, அதாவது இருபது மில்லியன் ஆண்டுகளில் ஒரு நொடியை இழக்கவில்லை, ஆனால் ஐந்து பில்லியன்களில்.

நேரத்தை அளவிடுதல்

சர்வதேச ஒப்பந்தம் சீசியம் துகள்களின் அதிர்வுக்கான ஒரே துல்லியமான அதிர்வெண்ணை நிர்ணயித்துள்ளது. இது 9,192,631,770 ஹெர்ட்ஸ் - வெளியீட்டு சமிக்ஞையை இந்த எண்ணால் வகுத்தால் வினாடிக்கு ஒரு சுழற்சி சரியாக இருக்கும்.

எந்த "வாட்ச்மேக்கர்கள்" இந்த மிகத் துல்லியமான பொறிமுறையைக் கண்டுபிடித்து முழுமையாக்கினார்கள்? அவருக்கு மாற்று உண்டா? அதை கண்டுபிடிக்க முயற்சி செய்யலாம்.

2012 இல், அணு நேரக்கட்டுப்பாடு அதன் நாற்பத்தைந்தாவது ஆண்டு நிறைவைக் கொண்டாடும். 1967 இல், காலத்தின் வகை சர்வதேச அமைப்புஅலகுகள் வானியல் அளவீடுகளால் தீர்மானிக்கப்படவில்லை, ஆனால் சீசியம் அதிர்வெண் தரத்தால் தீர்மானிக்கப்பட்டது. இதைத்தான் சாமானியர்கள் அணு கடிகாரம் என்கிறார்கள்.

அணு ஆஸிலேட்டர்களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை என்ன? இந்த "சாதனங்கள்" அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் குவாண்டம் ஆற்றல் நிலைகளை அதிர்வு அதிர்வெண்ணின் ஆதாரமாகப் பயன்படுத்துகின்றன. குவாண்டம் இயக்கவியல் அமைப்புடன் தொடர்புடையது " அணுக்கரு- எலக்ட்ரான்கள்" பல தனித்துவமான ஆற்றல் நிலைகள். ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணின் மின்காந்த புலம் இந்த அமைப்பை குறைந்த மட்டத்திலிருந்து அதிக நிலைக்கு மாற்றுவதைத் தூண்டும். எதிர் நிகழ்வும் சாத்தியமாகும்: ஒரு அணு உயர் ஆற்றல் மட்டத்திலிருந்து குறைந்த நிலைக்கு நகரும் ஆற்றலை வெளியிடுவதன் மூலம் இரண்டு நிகழ்வுகளையும் கட்டுப்படுத்தலாம் மற்றும் இந்த ஆற்றல் இடைநிலை தாவல்களை பதிவு செய்யலாம், இதன் மூலம் இந்த சுற்றுகளின் அதிர்வு அதிர்வெண் இரண்டு மாற்ற நிலைகளின் ஆற்றல்களில் உள்ள வேறுபாட்டிற்கு சமமாக இருக்கும். நிலையான.

இதன் விளைவாக உருவாகும் அணு ஆஸிலேட்டர் அதன் வானியல் மற்றும் இயந்திர முன்னோடிகளை விட சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. ஆஸிலேட்டருக்குத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பொருளின் அனைத்து அணுக்களின் அதிர்வு அதிர்வெண் ஊசல் மற்றும் பைசோகிரிஸ்டல்களைப் போலல்லாமல், ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். கூடுதலாக, அணுக்கள் தேய்ந்து போவதில்லை மற்றும் காலப்போக்கில் அவற்றின் பண்புகளை மாற்றாது. சிறந்த விருப்பம்நித்திய மற்றும் மிகவும் துல்லியமான காலமானிக்கு.

முதன்முறையாக, அணுக்களில் இடைநிலை ஆற்றல் மாற்றங்களை அதிர்வெண் தரநிலையாகப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியம் 1879 இல் மீண்டும் கருதப்பட்டது. பிரிட்டிஷ் இயற்பியலாளர்வில்லியம் தாம்சன், கெல்வின் பிரபு என்று அழைக்கப்படுகிறார். ரெசனேட்டர் அணுக்களின் ஆதாரமாக ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்த அவர் முன்மொழிந்தார். இருப்பினும், அவரது ஆராய்ச்சி கோட்பாட்டு இயல்புடையது. அந்த நேரத்தில் அறிவியல் இன்னும் அணு காலமானியை உருவாக்க தயாராக இல்லை.

கெல்வின் பிரபுவின் எண்ணம் நிறைவேற கிட்டத்தட்ட நூறு ஆண்டுகள் ஆனது. இது நீண்ட நேரம், ஆனால் பணி எளிதானது அல்ல. அணுக்களை சிறந்த ஊசல்களாக மாற்றுவது கோட்பாட்டை விட நடைமுறையில் மிகவும் கடினமாக இருந்தது. அதிர்வு அகலம் என்று அழைக்கப்படும் போரில் சிரமம் இருந்தது - அணுக்கள் மட்டத்திலிருந்து நிலைக்கு நகரும்போது ஆற்றலை உறிஞ்சுதல் மற்றும் வெளியேற்றும் அதிர்வெண்ணில் ஒரு சிறிய ஏற்ற இறக்கம். அதிர்வு அதிர்வெண் மற்றும் அதிர்வு அகலம் ஆகியவற்றின் விகிதம் அணு ஆஸிலேட்டரின் தரத்தை தீர்மானிக்கிறது. வெளிப்படையாக, அதிர்வு அகலத்தின் பெரிய மதிப்பு, அணு ஊசல் தரம் குறைவாக இருக்கும். துரதிருஷ்டவசமாக, தரத்தை மேம்படுத்த அதிர்வு அதிர்வெண்ணை அதிகரிக்க முடியாது. ஒவ்வொரு குறிப்பிட்ட பொருளின் அணுக்களுக்கும் இது நிலையானது. ஆனால் அணுக்களைக் கவனிக்கும் நேரத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம் அதிர்வு அகலத்தைக் குறைக்கலாம்.

தொழில்நுட்ப ரீதியாக, இதைப் பின்வருமாறு அடையலாம்: வெளிப்புறத்தை, எடுத்துக்காட்டாக, குவார்ட்ஸ், ஆஸிலேட்டர் அவ்வப்போது உருவாக்கட்டும். மின்காந்த கதிர்வீச்சு, நன்கொடை பொருளின் அணுக்கள் ஆற்றல் மட்டங்களில் குதிக்க காரணமாகிறது. இந்த வழக்கில், அணு கால வரைபடம் ட்யூனரின் பணி, இந்த குவார்ட்ஸ் ஆஸிலேட்டரின் அதிர்வெண்ணை அணுக்களின் இடைநிலை மாற்றத்தின் அதிர்வு அதிர்வெண்ணுக்கு முடிந்தவரை நெருக்கமாகக் கொண்டுவருவதாகும். அணு அதிர்வுகளை போதுமான நீண்ட கால அவதானிப்பு மற்றும் குவார்ட்ஸின் அதிர்வெண்ணைக் கட்டுப்படுத்தும் பின்னூட்டங்களை உருவாக்குதல் போன்றவற்றில் இது சாத்தியமாகும்.

உண்மை, ஒரு அணு கால வரைபடத்தில் அதிர்வு அகலத்தை குறைப்பதில் உள்ள பிரச்சனைக்கு கூடுதலாக, நிறைய சிக்கல்கள் உள்ளன. இது டாப்ளர் விளைவு - அணுக்களின் இயக்கம், மற்றும் அணுக்களின் பரஸ்பர மோதல்கள், திட்டமிடப்படாத ஆற்றல் மாற்றங்கள் மற்றும் இருண்ட பொருளின் பரவலான ஆற்றலின் செல்வாக்கின் காரணமாக அதிர்வு அதிர்வெண்ணில் ஏற்படும் மாற்றம்.

அணு கடிகாரங்களை நடைமுறைப்படுத்துவதற்கான முதல் முயற்சி கடந்த நூற்றாண்டின் முப்பதுகளில் வருங்கால நோபல் பரிசு பெற்ற டாக்டர் இசிடோர் ராபியின் தலைமையில் கொலம்பியா பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானிகளால் மேற்கொள்ளப்பட்டது. ஊசல் அணுக்களின் ஆதாரமாக சீசியம் ஐசோடோப்பு 133 Cs ஐப் பயன்படுத்த ரபி முன்மொழிந்தார். துரதிர்ஷ்டவசமாக, என்பிஎஸ் மீது மிகுந்த ஆர்வம் கொண்ட ரபியின் பணி இரண்டாம் உலகப் போரால் தடைபட்டது.

அதன் நிறைவுக்குப் பிறகு, அணு காலவரைபடத்தை செயல்படுத்துவதில் முன்னணி NBS ஊழியர் ஹரோல்ட் லியோன்ஸுக்கு வழங்கப்பட்டது. அவரது அணு ஆஸிலேட்டர் அம்மோனியாவில் இயங்கியது மற்றும் குவார்ட்ஸ் ரெசனேட்டர்களின் சிறந்த எடுத்துக்காட்டுகளுடன் ஒப்பிடக்கூடிய பிழையைக் கொடுத்தது. 1949 ஆம் ஆண்டில், அம்மோனியா அணு கடிகாரம் பொது மக்களுக்கு நிரூபிக்கப்பட்டது. மிகவும் சாதாரணமான துல்லியம் இருந்தபோதிலும், அவை எதிர்கால தலைமுறை அணு கால வரைபடங்களின் அடிப்படைக் கொள்கைகளை செயல்படுத்தின.

லூயிஸ் எசென் மூலம் பெறப்பட்ட சீசியம் அணு கடிகாரத்தின் முன்மாதிரியானது 1 * 10 -9 துல்லியத்தை வழங்கியது, அதே சமயம் 340 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வு அகலம் மட்டுமே இருந்தது.

சிறிது நேரம் கழித்து, ஹார்வர்ட் பல்கலைக்கழக பேராசிரியர் நார்மன் ராம்சே இசிடோர் ராபியின் யோசனைகளை மேம்படுத்தினார், அளவீடுகளின் துல்லியத்தில் டாப்ளர் விளைவின் தாக்கத்தை குறைத்தார். ஒரு நீண்ட உயர் அதிர்வெண் துடிப்பு உற்சாகமான அணுக்களுக்குப் பதிலாக, அலை வழிகாட்டியின் கைகளுக்கு ஒருவருக்கொருவர் சிறிது தூரத்தில் அனுப்பப்பட்ட இரண்டு குறுகிய அணுக்களைப் பயன்படுத்த அவர் முன்மொழிந்தார். இது அதிர்வு அகலத்தைக் கூர்மையாகக் குறைப்பதை சாத்தியமாக்கியது மற்றும் உண்மையில் குவார்ட்ஸ் மூதாதையர்களை விட துல்லியமான அளவின் வரிசையாக இருக்கும் அணு ஆஸிலேட்டர்களை உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்கியது.

கடந்த நூற்றாண்டின் ஐம்பதுகளில், தேசிய இயற்பியல் ஆய்வகத்தில் (யுகே) நார்மன் ராம்சே முன்மொழிந்த திட்டத்தின் அடிப்படையில், அதன் ஊழியர் லூயிஸ் எசென், முன்னர் ரபியால் முன்மொழியப்பட்ட சீசியம் ஐசோடோப் 133 சிஎஸ் அடிப்படையிலான அணு அலையியலில் பணிபுரிந்தார். சீசியம் தற்செயலாக தேர்ந்தெடுக்கப்படவில்லை.

சீசியம்-133 ஐசோடோப்பின் அணுக்களின் ஹைப்பர்ஃபைன் மாற்றம் நிலைகளின் திட்டம்

கார உலோகங்களின் குழுவைச் சேர்ந்த சீசியம் அணுக்கள் ஆற்றல் மட்டங்களுக்கு இடையில் குதிக்க மிகவும் எளிதாக உற்சாகமடைகின்றன. உதாரணமாக, ஒரு ஒளிக்கற்றை சீசியம் அணுக் கட்டமைப்பிலிருந்து எலக்ட்ரான்களின் ஓட்டத்தை எளிதில் வெளியேற்றும். இந்தச் சொத்தின் காரணமாகத்தான் சீசியம் ஒளிக்கதிர்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ராம்சே அலை வழிகாட்டியை அடிப்படையாகக் கொண்ட கிளாசிக்கல் சீசியம் ஆஸிலேட்டரின் வடிவமைப்பு

முதல் அதிகாரப்பூர்வ சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலை NBS-1

NBS-1 இன் வழித்தோன்றல் - NIST-7 ஆஸிலேட்டர் சீசியம் அணுக்களின் கற்றை லேசர் உந்தியைப் பயன்படுத்தியது

Essen முன்மாதிரி உண்மையான தரநிலையாக மாற நான்கு ஆண்டுகளுக்கு மேல் ஆனது. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, அணுக் கடிகாரங்களின் துல்லியமான சரிசெய்தல், தற்போதுள்ள எபிமெரிஸ் நேர அலகுகளுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம் மட்டுமே சாத்தியமாகும். நான்கு ஆண்டுகளில், அமெரிக்க கடற்படை கண்காணிப்பு வில்லியம் மார்கோவிட்ஸால் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட துல்லியமான சந்திர கேமராவைப் பயன்படுத்தி பூமியைச் சுற்றி சந்திரனின் சுழற்சியைக் கவனிப்பதன் மூலம் அணு ஆஸிலேட்டர் அளவீடு செய்யப்பட்டது.

1955 முதல் 1958 வரை அணுக் கடிகாரங்களின் "சரிசெய்தல்" 1955 முதல் 1958 வரை மேற்கொள்ளப்பட்டது, அதன் பிறகு சாதனம் ஒரு அதிர்வெண் தரநிலையாக NBS ஆல் அதிகாரப்பூர்வமாக அங்கீகரிக்கப்பட்டது. மேலும், சீசியம் அணுக் கடிகாரங்களின் முன்னோடியில்லாத துல்லியம், SI தரநிலையில் நேர அலகை மாற்ற NBS ஐத் தூண்டியது. 1958 முதல், இரண்டாவது அதிகாரப்பூர்வமாக "சீசியம்-133 ஐசோடோப்பின் ஒரு அணுவின் நிலையான நிலையின் இரண்டு ஹைப்பர்ஃபைன் நிலைகளுக்கு இடையேயான மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய 9,192,631,770 கதிர்வீச்சு காலங்களின் காலம்" என ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது.

லூயிஸ் எசனின் சாதனம் NBS-1 என்று பெயரிடப்பட்டது மற்றும் முதல் சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலையாகக் கருதப்பட்டது.

அடுத்த முப்பது ஆண்டுகளில், NBS-1 இன் ஆறு மாற்றங்கள் உருவாக்கப்பட்டன, அவற்றில் சமீபத்தியது, 1993 இல் காந்தங்களை லேசர் பொறிகளுடன் மாற்றுவதன் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட NIST-7, 5 * 10 -15 துல்லியத்தை அறுபது மட்டுமே அதிர்வு அகலத்துடன் வழங்குகிறது. - இரண்டு ஹெர்ட்ஸ்.

NBS ஆல் பயன்படுத்தப்படும் சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலைகளின் சிறப்பியல்புகளின் ஒப்பீட்டு அட்டவணை

NBS சாதனங்கள் நிலையான நிலைப்பாடுகள் ஆகும், இது நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படும் ஆஸிலேட்டர்களை விட தரநிலைகளாக வகைப்படுத்த அனுமதிக்கிறது. ஆனால் முற்றிலும் நடைமுறை நோக்கங்களுக்காக, ஹெவ்லெட்-பேக்கர்ட் சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலையின் நன்மைக்காக வேலை செய்தார். 1964 ஆம் ஆண்டில், எதிர்கால கணினி நிறுவனமானது சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலையின் சிறிய பதிப்பை உருவாக்கியது - HP 5060A சாதனம்.

NBS தரநிலைகளைப் பயன்படுத்தி அளவீடு செய்யப்பட்டது, HP 5060 அதிர்வெண் தரநிலைகள் ஒரு வழக்கமான ரேடியோ உபகரண ரேக்கில் பொருந்துகின்றன மற்றும் வணிக ரீதியாக வெற்றி பெற்றன. ஹெவ்லெட்-பேக்கர்ட் அமைத்த சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலைக்கு நன்றி, அணுக் கடிகாரங்களின் முன்னோடியில்லாத துல்லியம் பரவியது.

ஹெவ்லெட்-பேக்கர்ட் 5060A.

இதன் விளைவாக, செயற்கைக்கோள் தொலைக்காட்சி மற்றும் தகவல் தொடர்பு, உலகளாவிய வழிசெலுத்தல் அமைப்புகள் மற்றும் நேர ஒத்திசைவு சேவைகள் போன்றவை சாத்தியமாகின. தகவல் நெட்வொர்க்குகள். விண்ணப்பங்கள் கொண்டு வரப்பட்டன தொழில்துறை வடிவமைப்புநிறைய அணு காலவரையறை தொழில்நுட்பம் கிடைத்தது. அதே நேரத்தில், Hewlett-Packard அங்கு நிற்கவில்லை மற்றும் தொடர்ந்து சீசியம் தரநிலைகள் மற்றும் அவற்றின் எடை மற்றும் பரிமாணங்களின் தரத்தை மேம்படுத்துகிறது.

அணு கடிகாரங்களின் ஹெவ்லெட்-பேக்கர்ட் குடும்பம்

2005 இல், ஹெவ்லெட்-பேக்கார்டின் அணுக் கடிகாரப் பிரிவு சிம்மெட்ரிகாமுக்கு விற்கப்பட்டது.

சீசியத்துடன், இயற்கையில் இருப்புக்கள் மிகவும் குறைவாகவே உள்ளன, மேலும் பல்வேறு தொழில்நுட்பத் துறைகளில் அதற்கான தேவை மிக அதிகமாக உள்ளது, ரூபிடியம், அதன் பண்புகள் சீசியத்திற்கு மிக நெருக்கமானவை, நன்கொடை பொருளாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது.

தற்போதுள்ள அணுக்கடிகாரத் திட்டம் முழுமைக்குக் கொண்டுவரப்பட்டதாகத் தெரிகிறது. இதற்கிடையில், இது ஒரு எரிச்சலூட்டும் குறைபாட்டைக் கொண்டிருந்தது, சீசியம் நீரூற்றுகள் எனப்படும் சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலைகளின் இரண்டாம் தலைமுறையில் அதை நீக்குவது சாத்தியமானது.

நேரம் மற்றும் ஆப்டிகல் வெல்லப்பாகுகளின் நீரூற்றுகள்

சீசியம் அணுக்களின் நிலையை லேசர் கண்டறிதலைப் பயன்படுத்தும் NIST-7 அணுக் காலமானியின் மிக உயர்ந்த துல்லியம் இருந்தபோதிலும், அதன் வடிவமைப்பு சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலைகளின் முதல் பதிப்புகளின் வடிவமைப்புகளிலிருந்து அடிப்படையில் வேறுபட்டதல்ல.

இந்த அனைத்து திட்டங்களின் வடிவமைப்பு குறைபாடு என்னவென்றால், அலை வழிகாட்டியில் நகரும் சீசியம் அணுக்களின் கற்றை பரப்பும் வேகத்தை கட்டுப்படுத்துவது அடிப்படையில் சாத்தியமற்றது. அறை வெப்பநிலையில் சீசியம் அணுக்களின் இயக்கத்தின் வேகம் வினாடிக்கு நூறு மீட்டர் என்ற போதிலும் இது. மிக விரைவாக.

அதனால்தான் சீசியம் தரநிலைகளின் அனைத்து மாற்றங்களும் அலை வழிகாட்டியின் அளவிற்கான சமநிலைக்கான தேடலாகும், இது இரண்டு புள்ளிகளில் வேகமான சீசியம் அணுக்களை பாதிக்கும் நேரம் மற்றும் இந்த செல்வாக்கின் முடிவுகளைக் கண்டறியும் துல்லியம். அலை வழிகாட்டி சிறியதாக இருந்தால், அதே அணுக்களை பாதிக்கும் வகையில் அடுத்தடுத்த மின்காந்த துடிப்புகளை உருவாக்குவது மிகவும் கடினம்.

சீசியம் அணுக்களின் வேகத்தைக் குறைக்க ஒரு வழியைக் கண்டுபிடித்தால் என்ன செய்வது? இந்த யோசனைதான் கடந்த நூற்றாண்டின் நாற்பதுகளின் பிற்பகுதியில் அணுக்களின் நடத்தையில் ஈர்ப்பு விசையின் தாக்கத்தை ஆய்வு செய்த MIT மாணவர் ஜெரோல்ட் ஜக்காரியஸை ஆக்கிரமித்தது. பின்னர், சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலையான அட்டோமிக்ரானின் மாறுபாட்டின் வளர்ச்சியில் ஈடுபட்ட ஜக்காரியஸ் ஒரு சீசியம் நீரூற்று யோசனையை முன்மொழிந்தார் - இது சீசியம் அணுக்களின் இயக்கத்தின் வேகத்தை வினாடிக்கு ஒரு சென்டிமீட்டராகக் குறைத்து இரட்டை-அதிலிருந்து விடுபடுவதற்கான ஒரு முறை. பாரம்பரிய அணு ஆஸிலேட்டர்களின் ஆயுதம் தாங்கிய அலை வழிகாட்டி.

ஜக்காரியஸின் யோசனை எளிமையானது. ஆஸிலேட்டருக்குள் சீசியம் அணுக்களை செங்குத்தாக சுட்டால் என்ன செய்வது? பின்னர் அதே அணுக்கள் இரண்டு முறை டிடெக்டரைக் கடந்து செல்லும்: ஒரு முறை மேலே செல்லும் போது, ​​ஒரு முறை கீழே பயணிக்கும் போது, ​​அவை ஈர்ப்பு விசையால் இயக்கப்படுகின்றன. இந்த வழக்கில், அணுக்களின் கீழ்நோக்கிய இயக்கம் அவை புறப்படுவதை விட கணிசமாக மெதுவாக இருக்கும், ஏனென்றால் நீரூற்றில் பயணம் செய்யும் போது அவை ஆற்றலை இழக்கும். துரதிர்ஷ்டவசமாக, கடந்த நூற்றாண்டின் ஐம்பதுகளில், ஜக்காரியஸ் தனது கருத்துக்களை உணர முடியவில்லை. அவரது சோதனை அமைப்பில், மேல்நோக்கி நகரும் அணுக்கள் கீழ்நோக்கி விழுபவர்களுடன் தொடர்பு கொண்டன, இது கண்டறிதலின் துல்லியத்தை குழப்பியது.

எண்பதுகளில்தான் ஜக்காரியஸின் யோசனை திரும்ப வந்தது. ஸ்டீவன் சூ தலைமையிலான ஸ்டான்போர்ட் பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானிகள், "ஆப்டிகல் மோலாசஸ்" என்று அழைக்கப்படும் ஒரு முறையைப் பயன்படுத்தி ஜக்காரியஸ் நீரூற்றை உணர ஒரு வழியைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர்.

Chu cesium நீரூற்றில், சீசியம் அணுக்களின் மேகம், மேல்நோக்கிச் சுடும் மூன்று ஜோடி எதிர்-இயக்க லேசர்களின் அமைப்பால் முன்-குளிரூட்டப்படுகிறது, அவை சீசியம் அணுக்களின் ஒளியியல் அதிர்வுக்குக் கீழே அதிர்வு அதிர்வெண்ணைக் கொண்டுள்ளன.

ஆப்டிகல் வெல்லப்பாகு கொண்ட சீசியம் நீரூற்று திட்டம்.

லேசர்-குளிரூட்டப்பட்ட சீசியம் அணுக்கள் வெல்லப்பாகு வழியாக மெதுவாக நகரத் தொடங்குகின்றன. அவற்றின் வேகம் வினாடிக்கு மூன்று மீட்டராக குறைகிறது. அணுக்களின் வேகத்தைக் குறைப்பது ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு நிலைகளை மிகவும் துல்லியமாகக் கண்டறிய வாய்ப்பளிக்கிறது (ஒரு காரின் லைசென்ஸ் பிளேட்கள் நூறு வேகத்தில் செல்லும் காரை விட மணிக்கு ஒரு கிலோமீட்டர் வேகத்தில் நகர்வதைப் பார்ப்பது மிகவும் எளிதானது என்பதை நீங்கள் ஒப்புக் கொள்ள வேண்டும். ஒரு மணி நேரத்திற்கு கிலோமீட்டர்).

குளிரூட்டப்பட்ட சீசியம் அணுக்களின் பந்து ஒரு மீட்டருக்கு மேல்நோக்கி ஏவப்பட்டு, வழியில் ஒரு அலை வழிகாட்டியைக் கடந்து செல்கிறது, இதன் மூலம் அணுக்கள் அதிர்வு அதிர்வெண்ணின் மின்காந்த புலத்திற்கு வெளிப்படும். கணினியின் கண்டுபிடிப்பான் முதல் முறையாக அணுக்களின் நிலையில் மாற்றத்தை பதிவு செய்கிறது. "உச்சவரம்பை" அடைந்ததும், குளிர்ந்த அணுக்கள் ஈர்ப்பு விசையால் விழத் தொடங்கி இரண்டாவது முறையாக அலை வழிகாட்டி வழியாகச் செல்கின்றன. திரும்பும் வழியில், டிடெக்டர் மீண்டும் அவர்களின் நிலையை பதிவு செய்கிறது. அணுக்கள் மிகவும் மெதுவாக நகர்வதால், மிகவும் அடர்த்தியான மேகத்தின் வடிவத்தில் அவற்றின் விமானம் கட்டுப்படுத்த எளிதானது, அதாவது நீரூற்றில் ஒரே நேரத்தில் மேலும் கீழும் பறக்கும் அணுக்கள் இருக்காது.

சூவின் சீசியம் நீரூற்று வசதி 1998 இல் NBS ஆல் ஒரு அதிர்வெண் தரநிலையாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது மற்றும் NIST-F1 என பெயரிடப்பட்டது. அதன் பிழை 4 * 10 -16 ஆகும், அதாவது NIST-F1 அதன் முன்னோடி NIST-7 ஐ விட துல்லியமானது.

உண்மையில், சீசியம் அணுக்களின் நிலையை அளவிடுவதில் NIST-F1 துல்லியத்தின் வரம்பை அடைந்தது. ஆனால் விஞ்ஞானிகள் இந்த வெற்றியை நிறுத்தவில்லை. அணு கடிகாரங்களின் செயல்பாட்டில் கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சு அறிமுகப்படுத்தும் பிழையை அகற்ற அவர்கள் முடிவு செய்தனர் - அவை நகரும் நிறுவலின் உடலின் வெப்ப கதிர்வீச்சுடன் சீசியம் அணுக்களின் தொடர்புகளின் விளைவாகும். புதிய NIST-F2 அணுக் கால வரைபடம் ஒரு சீசியம் நீரூற்றை ஒரு கிரையோஜெனிக் அறையில் வைத்து, கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சை கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜியமாகக் குறைத்தது. NIST-F2 பிழையானது நம்பமுடியாத 3*10 -17 ஆகும்.

சீசியம் அதிர்வெண் நிலையான மாறுபாடுகளின் பிழை குறைப்பு வரைபடம்

தற்போது, ​​சீசியம் நீரூற்றுகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட அணுக் கடிகாரங்கள், நமது தொழில்நுட்ப நாகரிகத்தின் துடிப்புடன் ஒப்பிடும் போது, ​​மனிதகுலத்திற்கு மிகத் துல்லியமான நேரத்தை வழங்குகின்றன. பொறியியல் தந்திரங்களுக்கு நன்றி, NIST-F1 மற்றும் NIST-F2 ஆகியவற்றின் நிலையான பதிப்புகளில் சீசியம் அணுக்களை குளிர்விக்கும் துடிப்புள்ள ஹைட்ரஜன் மேசர்கள், காந்த-ஒளியியல் அமைப்புடன் இணைந்து செயல்படும் வழக்கமான லேசர் கற்றை மூலம் மாற்றப்பட்டன. இது வேலை செய்யக்கூடிய NIST-Fx தரநிலைகளின் கச்சிதமான மற்றும் மிகவும் நெகிழ்ச்சியான பதிப்புகளை உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்கியது. விண்கலம். "ஏரோஸ்பேஸ் கோல்ட் ஆட்டம் க்ளாக்" என்று மிகவும் கற்பனையாக அழைக்கப்படும், இந்த அதிர்வெண் தரநிலைகள் ஜிபிஎஸ் போன்ற வழிசெலுத்தல் அமைப்புகளின் செயற்கைக்கோள்களில் நிறுவப்பட்டுள்ளன, இது எங்கள் கேஜெட்களில் பயன்படுத்தப்படும் ஜிபிஎஸ் ரிசீவர்களின் ஆயத்தொலைவுகளின் மிகத் துல்லியமான கணக்கீட்டின் சிக்கலைத் தீர்க்க அவற்றின் அற்புதமான ஒத்திசைவை உறுதி செய்கிறது.

"ஏரோஸ்பேஸ் கோல்ட் ஆட்டம் கடிகாரம்" என்று அழைக்கப்படும் சீசியம் நீரூற்று அணுக் கடிகாரத்தின் சிறிய பதிப்பு, ஜிபிஎஸ் செயற்கைக்கோள்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

NBS உடன் இணைந்து செயல்படும் பல்வேறு ஆராய்ச்சி மையங்களில் அமைந்துள்ள பத்து NIST-F2களின் "குழுமம்" மூலம் நேரக் குறிப்பு கணக்கீடு செய்யப்படுகிறது. சரியான மதிப்புஅணு வினாடி கூட்டாக பெறப்படுகிறது, இதன் மூலம் பல்வேறு பிழைகள் மற்றும் மனித காரணியின் செல்வாக்கை நீக்குகிறது.

எவ்வாறாயினும், ஒரு நாள் சீசியம் அதிர்வெண் தரநிலையானது நமது சந்ததியினரால் நேரத்தை அளவிடுவதற்கான மிகவும் கச்சா பொறிமுறையாக உணரப்படலாம், அதே போல் நாம் இப்போது நம் முன்னோர்களின் இயந்திர தாத்தா கடிகாரங்களில் உள்ள ஊசல்களின் இயக்கங்களை கவனக்குறைவாகப் பார்க்கிறோம்.

நேரம், விஞ்ஞானிகள் இன்னும் அதன் உண்மையான சாரத்தை இறுதியாக அவிழ்க்க முடியவில்லை என்ற போதிலும், மனிதகுலத்தால் நிறுவப்பட்ட அதன் சொந்த அளவீட்டு அலகுகள் இன்னும் உள்ளன. மற்றும் கடிகாரம் எனப்படும் கணக்கீட்டு சாதனம். அவற்றின் வகைகள் என்ன, உலகில் மிகவும் துல்லியமான கடிகாரங்கள் யாவை? இது பற்றி நாம் பேசுவோம்இன்று எங்கள் பொருளில்.

உலகில் மிகவும் துல்லியமான கடிகாரம் எது?

அவை அணுக்களாகக் கருதப்படுகின்றன - அவை நிமிடப் பிழைகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு வினாடிகள் மட்டுமே அடையும். 2 வது, குறைவான மரியாதைக்குரிய, மேடையில் அவர்கள் ஒரு மாதம் பின்தங்கிய அல்லது 10-15 வினாடிகள் முன்னோக்கி விரைகிறார். ஆனால் இயந்திர கடிகாரங்கள் உலகில் மிகவும் துல்லியமானவை அல்ல. அவை எல்லா நேரத்திலும் தொடங்கப்பட்டு தொடங்கப்பட வேண்டும், இங்கே பிழைகள் முற்றிலும் மாறுபட்ட வரிசையில் உள்ளன.

உலகின் மிகத் துல்லியமான அணுக் கடிகாரம்

ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, நேரத்தின் தரமான அளவீட்டுக்கான அணு கருவிகள் மிகவும் நுணுக்கமானவை, அவை கொடுக்கும் பிழைகள் ஒவ்வொரு நுண் துகள்களிலும் நமது கிரகத்தின் விட்டம் அளவீடுகளுடன் ஒப்பிடலாம். சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி, அன்றாட வாழ்க்கையில் சராசரி மனிதனுக்கு இதுபோன்ற துல்லியமான வழிமுறைகள் தேவையில்லை. தீவிர கணக்கீடுகள் தேவைப்படும் பல்வேறு சோதனைகளை நடத்த விஞ்ஞான ஆராய்ச்சியாளர்களால் இவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவர்கள் பல்வேறு பகுதிகளில் "நேர முன்னேற்றத்தை" சரிபார்க்க மக்களுக்கு வாய்ப்புகளை வழங்குகிறார்கள் பூகோளம்அல்லது உறுதிப்படுத்த பரிசோதனைகள் நடத்தவும் பொது கோட்பாடுசார்பியல், அத்துடன் பிற இயற்பியல் கோட்பாடுகள் மற்றும் கருதுகோள்கள்.

பாரிஸ் தரநிலை

உலகில் மிகவும் துல்லியமான கடிகாரம் எது? அவர்கள் பாரிசியன், டைம் நிறுவனத்தைச் சேர்ந்தவர்கள் என்பது பொதுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்படுகிறது. இந்தச் சாதனம் உலகெங்கிலும் உள்ள நேரத் தரநிலை என்று அழைக்கப்படுகிறது; மூலம், உண்மையில், இது வார்த்தையின் பாரம்பரிய அர்த்தத்தில் "வாக்கர்ஸ்" உடன் மிகவும் ஒத்ததாக இல்லை, ஆனால் குவாண்டம் கொள்கையை அடிப்படையாகக் கொண்ட மிகவும் சிக்கலான வடிவமைப்பின் மிகவும் துல்லியமான சாதனத்தை ஒத்திருக்கிறது, மேலும் முக்கிய யோசனை 1000 ஆண்டுகளுக்கு 1 வினாடிக்கு சமமான பிழைகளுடன் துகள் அலைவுகளைப் பயன்படுத்தி விண்வெளி நேரத்தைக் கணக்கிடுதல்.

இன்னும் துல்லியமானது

இன்றைய உலகில் மிகவும் துல்லியமான கடிகாரம் எது? தற்போதைய உண்மைகளில், விஞ்ஞானிகள் பாரிஸ் தரத்தை விட 100 ஆயிரம் மடங்கு துல்லியமான சாதனத்தை கண்டுபிடித்துள்ளனர். அதன் பிழை 3.7 பில்லியன் ஆண்டுகளில் ஒரு நொடி! இந்த தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சிக்கு அமெரிக்காவைச் சேர்ந்த இயற்பியலாளர்கள் குழு பொறுப்பேற்றுள்ளது. இது ஏற்கனவே குவாண்டம் லாஜிக்கில் கட்டமைக்கப்பட்ட நேர சாதனங்களின் இரண்டாவது பதிப்பாகும், எடுத்துக்காட்டாக, தகவல் செயலாக்கம் ஒரு முறையைப் பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்படுகிறது.

ஆராய்ச்சி உதவி

சமீபத்திய குவாண்டம் சாதனங்கள், நேரம் போன்ற அளவை அளவிடுவதில் புதிய தரநிலைகளை அமைப்பது மட்டுமல்லாமல், வெற்றிடத்தில் ஒளிக்கற்றையின் வேகம் அல்லது பிளாங்க் மாறிலி போன்ற இயற்பியல் மாறிலிகளுடன் தொடர்புடைய சில கேள்விகளைத் தீர்க்க பல நாடுகளில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவுகின்றன. புவியீர்ப்பு விசையால் ஏற்படும் நேர விரிவைக் கண்காணிக்கும் என நம்புவதால், அளவீடுகளின் அதிகரித்து வரும் துல்லியம் விஞ்ஞானிகளுக்கு நன்மை பயக்கும். அமெரிக்காவில் உள்ள ஒரு தொழில்நுட்ப நிறுவனம், அன்றாட பயன்பாட்டிற்காக அதிக அளவில் உற்பத்தி செய்யப்படும் குவாண்டம் கடிகாரங்களை கூட அறிமுகப்படுத்த திட்டமிட்டுள்ளது. உண்மை, அவற்றின் முதன்மை விலை எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கும்?

செயல்பாட்டுக் கொள்கை

அணு கடிகாரங்கள் பொதுவாக குவாண்டம் கடிகாரங்கள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை மூலக்கூறு மட்டத்தில் நிகழும் செயல்முறைகளின் அடிப்படையில் செயல்படுகின்றன. உயர் துல்லியமான சாதனங்களை உருவாக்க, எந்த அணுக்களும் எடுக்கப்படவில்லை: பொதுவாக கால்சியம் மற்றும் அயோடின், சீசியம் மற்றும் ரூபிடியம் மற்றும் ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளின் பயன்பாடு பொதுவானது. இந்த நேரத்தில், இட்டிபீரியத்தின் அடிப்படையில் நேரத்தைக் கணக்கிடுவதற்கான மிகத் துல்லியமான வழிமுறைகள் அமெரிக்கர்களால் தயாரிக்கப்பட்டன. உபகரணங்களின் செயல்பாட்டில் 10 ஆயிரத்துக்கும் மேற்பட்ட அணுக்கள் ஈடுபட்டுள்ளன, இது சிறந்த துல்லியத்தை உறுதி செய்கிறது. மூலம், முந்தைய பதிவு வைத்திருப்பவர்கள் ஒரு வினாடிக்கு "மட்டும்" 100 மில்லியன் என்ற பிழையைக் கொண்டிருந்தனர், இது ஒரு கணிசமான காலமாகும்.

துல்லியமான குவார்ட்ஸ்...

அன்றாட பயன்பாட்டிற்காக வீட்டு "வாக்கர்ஸ்" தேர்ந்தெடுக்கும் போது, ​​நிச்சயமாக, அணுசக்தி சாதனங்கள் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்படக்கூடாது. இன்று வீட்டுக் கடிகாரங்களில், உலகின் மிகத் துல்லியமான கடிகாரங்கள் குவார்ட்ஸ் ஆகும், அவை இயந்திரங்களைக் காட்டிலும் பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன: அவை முறுக்கு மற்றும் படிகங்களைப் பயன்படுத்தி வேலை செய்யத் தேவையில்லை. அவற்றின் இயங்கும் பிழைகள் மாதத்திற்கு சராசரியாக 15 வினாடிகள் (இயந்திரங்கள் பொதுவாக ஒரு நாளைக்கு இந்த அளவு தாமதமாகலாம்). மற்றும் மிகவும் துல்லியமானது மணிக்கட்டு கடிகாரம்உலகில், அனைத்து குவார்ட்ஸ் கடிகாரங்களிலும், பல நிபுணர்களின் கூற்றுப்படி, சிட்டிசன் நிறுவனம் க்ரோனோமாஸ்டர் ஆகும். அவர்கள் வருடத்திற்கு 5 வினாடிகள் மட்டுமே பிழையைக் கொண்டிருக்கலாம். விலையைப் பொறுத்தவரை, அவை மிகவும் விலை உயர்ந்தவை - சுமார் 4 ஆயிரம் யூரோக்கள். கற்பனையான லாங்கின்ஸ் மேடையின் இரண்டாவது படியில் (வருடத்திற்கு 10 வினாடிகள்). அவை ஏற்கனவே மிகவும் மலிவானவை - சுமார் 1000 யூரோக்கள்.

... மற்றும் இயந்திர

பெரும்பாலான இயந்திர கருவிகள், ஒரு விதியாக, குறிப்பாக துல்லியமாக இல்லை. இருப்பினும், சாதனங்களில் ஒன்று இன்னும் பெருமை கொள்ளலாம். 20 ஆம் நூற்றாண்டில் தயாரிக்கப்பட்ட கடிகாரம், 14 ஆயிரம் கூறுகளின் மிகப்பெரிய பொறிமுறையைக் கொண்டுள்ளது. நன்றி சிக்கலான வடிவமைப்பு, அத்துடன் அவற்றின் அளவீட்டு பிழைகளின் மெதுவான செயல்பாடு - ஒவ்வொரு 600 வருடங்களுக்கும் ஒரு வினாடி.