Atomové hodiny

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Atomové cesiové hodiny, též nazývané cesiová fontána

Atomové hodiny jsou přesné hodiny, které měří čas na základě rezonanční frekvence atomů.

Atomové hodiny (respektive iontové hodiny) jsou druh hodin, které používají atomové rezonance jako standardu. Jejich přesnost je taková, že se rozcházejí maximálně sekundu za mnoho milionů let.

Historie[editovat | editovat zdroj]

První atomové hodiny byly postaveny v roce 1949 v USA (čpavkový maser). První přesné cesiové atomové hodiny byly postaveny Louisem Essenem v roce 1955 v National Physical Laboratory v Anglii.

Základem je kmitání atomů plynného čpavku, resp. cesia. Vibrace těchto atomů je rychlejší (GHz) a stabilnější ve srovnání s křemenným krystalem, takže je možno dosáhnout větší přesnosti. Objev principu atomových hodin položil základy pro novou definici času. Přesto se zpočátku setkal s odmítavou reakcí astronomů a pro novou definici bylo více kandidátů (ještě například vodík či thallium).[1] Od roku 1967 je 1 sekunda oficiálně definována jako 9 192 631 770 kmitů atomů cesia. Do té doby byla charakterizována jako 1/86 400 středního slunečního dne. Koncem 20. století byla vylepšena jejich konstrukce (fontána zchlazených atomů), která dále umožnila zpřesnit jejich chod.

V současnosti se vyvíjejí optické hodiny (pracující na frekvenci THz) jejichž přesnost měření je již lepší, ale nejistota měření času být lepší nemůže (do přijetí nové definice jednotky času) v důsledku definice sekundy vázané na atomy cesia.

Princip[editovat | editovat zdroj]

Cesiové atomové hodiny fungují na základě zpětnovazební smyčky. Základ tvoří krystalový oscilátor, jehož frekvence je elektronicky řízena. Tento krystalový oscilátor je připojen na vysílač radiových vln, nasměrovaný do komory s atomy cesia v plynné atmosféře. Když dojde ke shodě frekvence oscilátoru (a tedy i vysílače) s vnitřní rezonanční frekvencí atomů cesia, přejdou tyto do excitovaného stavu. Excitované atomy cesia reagují odlišně na magnetické pole než neexcitované, a z pomocí magnetů tedy dojde k jejich detekci. Dle množství excitovaných atomů cesia je možno ladit frekvenci krystalového oscilátoru, aby se shodovala s rezonanční frekvencí atomů cesia, tj. 9,192,631,770Hz.


Použití[editovat | editovat zdroj]

Atomové hodiny se používají při kontrole jiných hodin a pro vědecké účely ve hvězdárnách, v laboratořích, ve vysokorychlostních letadlech pro sladění s navigačními signály na rádiové frekvenci (GPS).

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. http://www.leapsecond.com/history/1981-essen-leap-second.htm - Leap seconds, Story of the transfer from astronomical to atomic time, by L. Essen, D.Sc., F.R.S.

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]