Πώς λειτουργούν τα ατομικά ρολόγια
Ακολουθεί μια απλοποιημένη εξήγηση για το πώς λειτουργούν τα ατομικά ρολόγια:
άτομα Cesium και μικροκύματα:
1. Επιλογή ατόμων καισίου: Μια δέσμη ατόμων καισίου παράγεται και αποστέλλεται μέσω μιας σειράς μαγνητών που επιλέγουν άτομα με συγκεκριμένο επίπεδο ενέργειας.
2. κοιλότητα μικροκυμάτων: Τα επιλεγμένα άτομα καισίου εισέρχονται σε μια ακριβώς σχεδιασμένη κοιλότητα μικροκυμάτων γεμάτη με ακτινοβολία μικροκυμάτων.
3. Συχνότητα μικροκυμάτων: Η συχνότητα των μικροκυμάτων είναι πολύ κοντά στη φυσική συχνότητα συντονισμού των ατόμων καισίου (περίπου 9,2 δισεκατομμύρια κύκλοι ανά δευτερόλεπτο).
συντονισμός και ατομικές μεταβάσεις:
4. Απορρόφηση συντονισμού: Όταν η συχνότητα των μικροκυμάτων ταιριάζει με τη φυσική συχνότητα συντονισμού των ατόμων καισίου, ένας σημαντικός αριθμός ατόμων απορροφά την ενέργεια μικροκυμάτων.
5. Ατομική μετάβαση: Αυτή η απορρόφηση ενέργειας αναγκάζει τα άτομα του καισίου να υποβληθούν σε συγκεκριμένη μετάβαση μεταξύ δύο επιπέδων ενέργειας.
Χρόνος ανίχνευσης και μέτρησης:
6. Ανίχνευση: Αφού διέρχεται από την κοιλότητα των μικροκυμάτων, τα άτομα του καισίου ανιχνεύονται χρησιμοποιώντας ανιχνευτή που μπορεί να κάνει διάκριση μεταξύ διεγερμένων ατόμων (υψηλότερης ενέργειας) και ατόμων που δεν ανήκουν (χαμηλότερη ενέργεια).
7. Χρόνος μέτρησης: Ο αριθμός των ατόμων Cesium που υφίστανται τη συγκεκριμένη μετάβαση (συντονισμός) μετράται με ακρίβεια και σχετίζεται με την ακριβώς γνωστή συχνότητα μικροκυμάτων. Αυτή η συχνότητα γίνεται η αναφορά για τη διατήρηση του χρόνου.
Στην πράξη, τα ατομικά ρολόγια αποτελούνται από εξελιγμένα ηλεκτρονικά και λέιζερ για τη σταθεροποίηση, τον έλεγχο και τη μέτρηση των διαφόρων παραμέτρων που εμπλέκονται στη διαδικασία. Η σταθερότητα και η ακρίβεια των ατομικών ρολογιών έχουν πολύ προχωρημένα πεδία όπως η πλοήγηση, η επικοινωνία, η δορυφορική τοποθέτηση, η επιστημονική έρευνα και πολλές άλλες εφαρμογές που απαιτούν ακριβή χρονική διατήρηση.
