Цифровой журнал «Компьютерра» 2012 № 02 (102) - [2]

Шрифт
Интервал

В пятидесятые годы прошлого столетия на основе схемы, предложенной Норманом Рэмси, в Национальной физической лаборатории (Великобритания) её сотрудник Луи Эссен вёл работу над атомным осциллятором на основе предложенного ранее Раби изотопа цезия >133Cs. Цезий был выбран неслучайно.


>Схема сверхтонких уровней перехода атомов изотопа цезия-133

Относясь к группе щелочных металлов, атомы цезия чрезвычайно просто возбуждаются для скачка между энергетическими уровнями. Так, например, пучок света легко способен выбить из атомной структуры цезия поток электронов. Именно благодаря этому свойству цезий широко применяется в составе фотодетекторов.


>Устройство классического цезиевого осциллятора на основе волновода Рэмси

>Первый официальный цезиевый стандарт частоты NBS-1

>Потомок NBS-1 — осциллятор NIST-7 использовал лазерную накачку луча атомов цезия

Чтобы прототип Эссена стал настоящим стандартом, потребовалось более четырёх лет. Ведь точная настройка атомных часов была возможна только путём сравнения с существующими эфемеридными единицами времени. В течение четырёх лет атомный осциллятор калибровался с помощью наблюдений за вращением Луны вокруг Земли с помощью точнейшей лунной камеры, изобретённой сотрудником Военно-морской обсерватории США Уильямом Марковицем.

"Подгонка" атомных часов по лунным эфемеридам велась с 1955 по 1958 год, после чего устройство было официально признано NBS в качестве стандарта частоты. Более того, беспрецедентная точность цезиевых атомных часов сподвигла NBS сменить в стандарте SI единицу измерения времени. С 1958 года в качестве секунды официально была принята «продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующая переходу между двумя сверхтонкими уровнями стандартного состояния атома изотопа цезия-133».

Устройство Луи Эссена получило наименование NBS-1 и стало считаться первым цезиевым стандартом частоты.

За последующие тридцать лет были разработаны шесть модификаций NBS-1, последняя из которых — NIST-7, созданная в 1993 году благодаря замене магнитов на лазерные ловушки, обеспечивает точность 5*10>-15 при резонансной ширине всего шестьдесят два Герца.

Сравнительная таблица характеристик цезиевых стандартов частоты, используемых NBS


-11


-12


-13


-13


-13


-14


-15

Устройства NBS являются стационарными стендами, что позволяет отнести их скорее к эталонам, чем к практически используемым осцилляторам. А вот для сугубо практических целей на благо цезиевого стандарта частоты поработала компания Hewlett-Packard. В 1964 году будущий компьютерный гигант создал компактный вариант цезиевого стандарта частоты — устройство HP 5060A.


Откалиброванные с использованием эталонов NBS, частотные стандарты HP 5060 умещались в типовую стойку радиооборудования и имели коммерческий успех. Именно благодаря цезиевому стандарту частоты, заданному в Hewlett-Packard, беспрецедентная точность атомных часов пошла в широкие массы.



>Hewlett-Packard 5060A.

В результате стали возможны такие вещи, как спутниковое телевидение и связь, глобальные системы навигации и службы синхронизации времени информационных сетей. Применений доведённой до промышленного образца технологии атомного хронографа нашлось много. При этом в Hewlett-Packard не останавливались на достигнутом и постоянно улучшают качество цезиевых стандартов и их массо-габаритные показатели.


>Семейство атомных часов компании Hewlett-Packard

В 2005 году подразделение Hewlett-Packard, отвечающее за разработку атомных часов, было продано компании Simmetricom.

Наряду с цезием, запасы которого в природе весьма ограничены, а спрос на него в самых разных технологических областях чрезвычайно велик, в качестве вещества-донора использовался рубидий, по свойствам очень близкий к цезию.

Казалось бы, существующая схема атомных часов доведена до совершенства. Между тем она имела досадный недостаток, устранение которого стало возможным во втором поколении цезиевых стандартов частоты, именуемых цезиевыми фонтанами.

Фонтаны времени и оптическая патока

Несмотря на высочайшую точность атомного хронометра NIST-7, использующего лазерное детектирование состояния атомов цезия, его схема принципиально не отличается от схем первых вариантов цезиевых стандартов частоты.

А конструктивным недостатком всех этих схем является то, что контролировать скорость распространения луча из атомов цезия, двигающихся в волноводе, принципиально невозможно. И это при том, что скорость движения атомов цезия при комнатной температуре — сто метров в секунду. Весьма быстро.

Именно поэтому все модификации цезиевых стандартов — это поиск баланса между размерами волновода, успевающего воздействовать на быстрые атомы цезия в двух точках, и точностью детектирования результатов этого воздействия. Чем меньше волновод, тем труднее успеть сделать последовательные электромагнитные импульсы, воздействующие на одни и те же атомы.

А что если найти способ снизить скорость движения атомов цезия? Именно этой мыслью озаботился студент Масачуссетского технологического института Джеролд Захариус, изучавший в конце сороковых годов прошлого столетия влияние силы тяжести на поведение атомов. Позднее, привлечённый к разработке варианта цезиевого стандарта частоты


Еще от автора Журнал «Компьютерра»
Компьютерра, 2008 № 01-02 (717-718)

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Компьютерра, 2007 № 15 (683)

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Компьютерра, 2008 № 10 (726)

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Компьютерра, 2005 № 27-28 (599-600)

Документ создан на основе открытого контента, расположенного по адресуhttp://offline.computerra.ru/2005/599/Размер изображений не менялся, поэтому некоторые могут быть некорректно отображены на неVGA-моделях КПК (особенно скриншоты и таблицы).


Цифровой журнал «Компьютерра» 2013 № 18 (171)

ОглавлениеКолонкаПочему мы позволяем нас обманывать, или Грустные размышления об иррациональности политической жизни Автор: Дмитрий ШабановГолубятня: Samsung Galaxy S4 — цидули перебежчика (часть 1) Автор: Сергей ГолубицкийУроки любви к Родине: McAfee патентует технологию обнаружения и блокировки пиратского содержания Автор: Сергей ГолубицкийПодпадает ли астрономия под закон о митингах Автор: Дмитрий ВибеIT-рынокНасколько глупа шумиха вокруг «умных» часов? Автор: Андрей ПисьменныйПромзонаПосмотрите на свалку, которую китайцы превратили в парк Автор: Николай МаслухинЭтот сайт позволяет создать собственное световое шоу на точном макете Токио Автор: Николай МаслухинТехнологииДжипег, подвинься! Веппи как единственный необходимый графический формат Автор: Евгений ЗолотовИнновацииПочему менеджерам российских корпораций не нужны стартапы Автор: Елена КраузоваИнга Нахмансон (Fitting Reality): «Российскому e-commerce не до виртуальности» Автор: Елена КраузоваГидGoogle Now для iOS появился без лишнего шума и уже собирает сведения Автор: Андрей Васильков.


Цифровой журнал «Компьютерра» 2012 № 01 (101)

ОглавлениеСтатьиTertium datur: другие компьютеры Автор: Евгений Лебеденко, Mobi.ruИнтервьюПавел Фролов («ГНУ/Линуксцентр») о НПП Автор: Евгений КрестниковА. Самсонов о троичной логике и цифровой археологии Автор: Андрей ПисьменныйКолумнистыВасилий Щепетнёв: Месть индейских вождей Автор: Василий ЩепетневКивино гнездо: Беззаконие роботехники Автор: Киви БердКафедра Ваннаха: Подарки и конструкции Автор: Михаил ВаннахАлександр Амзин: Силой данного мне природой мозга Автор: Александр АмзинВасилий Щепетнёв: Гимн усталому караулу Автор: Василий ЩепетневКивино гнездо: Беззаконие роботехники (окончание) Автор: Киви БердДмитрий Шабанов: Марков и Эволюция человека Автор: Дмитрий ШабановКафедра Ваннаха: Пришельцы на Луне Автор: Михаил ВаннахГолубятня-ОнлайнГолубятня: Даже гоблин ходит в отпуск Автор: Сергей ГолубицкийГолубятня: Железный парад 2011 Автор: Сергей Голубицкий.


Рекомендуем почитать
Компьютерра PDA N136 (17.09.2011-23.09.2011)

ОГЛАВЛЕНИЕСергей Голубицкий: Голубятня: Ужастик ЕвернотВаннах Михаил: Кафедра Ваннаха: Углерод и кремнийДенис Злобин: Пиратство: почему мы перестали ценить информациюСергей Голубицкий: Голубятня: Исход из 1PasswordВасилий Щепетнев: Василий Щепетнёв: Исчезновение столицыДмитрий Шабанов: Аргумент ХойлаАлла Аршинова: Александр Бондарь (ИЯФ СО РАН) о megascience-проектахВаннах Михаил: Кафедра Ваннаха: Удешевить странуЮрий Ильин: После шаттла: "Клипер" и "Русь"Киви Берд: Кивино гнездо: Дежавю, или Хождение по кругуСергей Голубицкий: Голубятня: News360 и ZiteВасилий Щепетнев: Василий Щепетнёв: Светлая сторона торгаАлександр Амзин: Возникнут модыАндрей Федив: Обзор Windows 8 Developer PreviewВаннах Михаил: Кафедра Ваннаха: Демократия хищных вещейДмитрий Вибе: Почтальон сойдёт с ума.


Компьютерра PDA N142 (22.10.2011-28.10.2011)

ОГЛАВЛЕНИЕСергей Голубицкий: Голубятня: Хронотоп детстваВасилий Щепетнев: Василий Щепетнёв: Колхоз имени Тома СойераЕвгений Лебеденко, Mobi.ru: Микропроцессор Hobbit: на каком языке говорили полуросликиВаннах Михаил: Кафедра Ваннаха: Intel в зеркале финансов Киви Берд: Кивино гнездо: Стены и мосты Олег Нечай: Обзор NAS Buffalo Link Station Pro Duo 2 ТВВасилий Щепетнев: Василий Щепетнёв: Без параллелейЕвгений Крестников: Валентин Макаров (РУССОФТ) о тендере на создание НППВаннах Михаил: Кафедра Ваннаха: Выкидуха в боюДмитрий Шабанов: Аргумент ГоссеАлександр Амзин: На отвлечённую темуСергей Голубицкий: Голубятня: Будучи ТАМВасилий Щепетнев: Василий Щепетнёв: До двенадцатого знакаДмитрий Вибе: Немного холодной воды у солнцаАндрей Федив: Обзор телефона Apple iPhone 4S.


Компьютерра PDA N174 (19.05.2012-25.05.2012)

ОГЛАВЛЕНИЕДмитрий Вибе: Ударим Венерой по МарсуВасилий Щепетнев: Василий Щепетнёв: После точкиСергей Голубицкий: Голубятня: От ашрама-дхармы к президенту-вампируДмитрий Шабанов: Объемное слышаниеОлег Нечай: PocketBook A 10": планшет, притворяющийся ридеромДмитрий Вибе: Так будет не всегда.


Цифровой журнал «Компьютерра» 2012 № 28 (128)

ОглавлениеСтатьиОбратная сторона эпохи пост-ПК: 30-долларовый компьютер Raspberry Pi Автор: Андрей ПисьменныйТерралабКак производятся материнские платы Автор: Олег НечайКолумнистыКафедра Ваннаха: Европейский лидер Автор: Михаил ВаннахВасилий Щепетнёв: Честь пикейного жилета Автор: Василий ЩепетневДмитрий Шабанов: Судьба точек роста в системе декоративного образования Автор: Дмитрий ШабановДмитрий Вибе: Лунная астрономия Автор: Дмитрий ВибеГолубятня-ОнлайнГолубятня: Про одного битого зелёного слоника Автор: Сергей ГолубицкийГолубятня: 4 спичечных коробка Автор: Сергей Голубицкий.


Цифровой журнал «Компьютерра» 2012 № 08 (108)

ОглавлениеКолумнистыКафедра Ваннаха: Горячая цифровая война Автор: Михаил ВаннахДмитрий Шабанов: Парадокс ускорения эволюции Автор: Дмитрий ШабановКивино гнездо: Пароль для серой зоны Автор: Киви БердВасилий Щепетнёв: Предсказания и пророчества Автор: Василий ЩепетневДмитрий Вибе: Мы сверху Автор: Дмитрий ВибеГолубятня-ОнлайнГолубятня: Идеальный мобильный звук. Часть вторая Автор: Сергей Голубицкий.


«Если», 2012 № 01 (227)

Кристин Кэтрин РАШ. СОВЕТ УБИЙЦЫ«Тебе нужно было просто вышвырнуть его за борт через шлюз…»Александр ЯБЛОКОВ. КАНАТНЫЕ ДОРОГИ: ДЕНЬ ПОСЛЕДНИЙЭтой необычной профессии приходит конец даже в альтернативном мире.Джек МАКДЕВИТТ. ПРОЕКТ «КАССАНДРА»Давайте же определимся: были на Луне инопланетяне или нет?Эдуарде Дельгадо САИНО. НАДЕЖДА НА СПАСЕНИЕУмирая последней, его надежда вновь воскресает и опять уходит в смертельное небытие.Норман СПИНРАД. МУЗЫКА СФЕРЫОказывается, есть мелодии, которые мы не слышим. Ну, а если постараться?Джерри ОЛШЕН.


Цифровой журнал «Компьютерра» 2012 № 49 (149)

ОглавлениеИнтервьюВалерий Тельнов (ИЯФ СО РАН) о бозоне Хиггса Автор: Алла АршиноваТерралабНовое поколение нетбуков Acer и Packard Bell Автор: Ника ПарамоноваКолумнистыВасилий Щепетнёв: Освобождение Автор: Василий ЩепетневДмитрий Вибе: А вы уже закупили спички и соль? Автор: Дмитрий ВибеКафедра Ваннаха: Сланцевая передышка Автор: Михаил ВаннахДмитрий Шабанов: Вперёд, к эпигенетическому будущему! Автор: Дмитрий ШабановГолубятня-ОнлайнГолубятня: Хоть бы что-нибудь еще… всё не так, как надо! Автор: Сергей ГолубицкийГолубятня: Касталийский мираж истории Автор: Сергей Голубицкий.


Цифровой журнал «Компьютерра», 2010 № 21

ОглавлениеБольшие новостиE3 2010: Microsoft Kinect, новый Xbox 360 Автор: Андрей Письменный E3 2010: Nintendo DS со стереоэкраном Автор: Михаил Карпов Госинтернет, тариф «Социальный» Автор: Юрий Ильин Что высокие технологии дают Чемпионату мира по футболу Автор: Михаил Карпов Кодек WebM набирает популярность Автор: Крестников Евгений E3 2010: Десятка лучших игр Автор: Андрей Письменный Nintendo и Microsoft: порознь во враждебные воды Автор: Юрий Ильин Onlive: играем в сети Автор: Михаил Карпов Как сэкономить на мобильном интернете Автор: Максим Букин Виртуальные валюты: Facebook, «Вконтакте», Livejournal Автор: Юрий Ильин ТерралабПромзона: Кухня будущего Автор: Николай Маслухин Промзона: Светящиеся контуры Автор: Николай Маслухин Промзона: Кофейный iTunes Автор: Николай Маслухин Промзона: Звуковой кокон Автор: Николай Маслухин Чипсеты для новых десктопных процессоров Intel Автор: Олег Нечай Своя играВасилий Щепетнёв: Законотворчество Автор: Василий Щепетнев Кивино гнездо: Фактор Мэннинга Автор: Берд Киви Кафедра Ваннаха: Мораль, автоэволюция, моделирование Автор: Ваннах Михаил Василий Щепетнёв: Жаба и Чехов Автор: Василий Щепетнев Плюс интернетизация всей страны Автор: Юрий Ревич Кафедра Ваннаха: Эволюция машин Автор: Ваннах Михаил Кивино гнездо: Архив-Шнархив Автор: Берд Киви ИнтерактивАнна Ламтюгина («Яндекс») о сервисе «Народные карты» Автор: Андрей Письменный В.


Цифровой журнал «Компьютерра» 2013 № 11 (164)

ОглавлениеКолонкаПринуждение к альтруизму, или 451 градус политкорректности Автор: Василий ЩепетнёвМатематика как ресурс: На каком наследии работает отрасль информационных технологий Автор: Михаил ВаннахГолубятня: Праздник на нашей улице, или Фактура, столь редкая для софтверных обзоров Автор: Сергей ГолубицкийТень Рикардо: Чему биржевик и мыслитель былых времён может научить нас в информационную эру? Автор: Михаил ВаннахЗаказная мифология IT-прессы Автор: Сергей ГолубицкийЛожь навсегда: почему нас обманывают снова и снова Автор: Василий ЩепетнёвИгра в беспилотники: Как технологии боевых роботов соотносятся с классическим римским правом Автор: Михаил ВаннахСотая колонка: попытка перевести дух, осмотреться и понять, что и зачем я делаю Автор: Дмитрий ШабановВот и пришел Песочный Человек: о презентации Samsung своего нового флагмана и харакири Филла Шиллера Автор: Сергей ГолубицкийЧто общего между отключением Google Reader, заявлением Элиссы Финк и жалобой Дина Гарфилда? Автор: Сергей ГолубицкийОрганика в старом веществе Солнечной системы Автор: Дмитрий ВибеIT-рынокКак компьютеры, стоящие доллар, изменят привычные вещи и перевернут всё с ног на голову Автор: Андрей ПисьменныйАлександр Чачава: «Россия появилась на мировой технологической карте как полноценный инновационный рынок» Автор: Елена КраузоваGrowth Hackers: кто это и почему они нужны стартапам Автор: Игорь ТишкинКак смартфоны смогут демократизировать такси Автор: Андрей ПисьменныйПромзонаПосмотрите на серию плакатов, посвящённых выдающимся учёным и их открытиям Автор: Николай МаслухинДополненная реальность как способ обучения игре в бильярд Автор: Николай МаслухинПосмотрите на составные часы, складывающие время из сотен других часов Автор: Николай МаслухинMobileТестирование приложений для Android как инструмент выхода в ТОП на Google Play Автор: Дмитрий Куриленко, компания PromwadВосемь угроз вашему мобильному банку.


Цифровой журнал «Компьютерра» 2010 № 10

ОглавлениеТерралабOpera 10.50: оперативный релиз Автор: Андрей КрупинАнтивирус со вкусом "Яндекса" Автор: Андрей КрупинБлоки питания на любой случай, часть 2. 600–700 Вт Автор: Константин ИвановОбзор Samsung i5700 Galaxy Spica Автор: Алексей СтародымовСвоя играМодель чугунного дирижабля, или Учитель Добреску — 2 Автор: Василий ЩепетневКафедра Ваннаха: Нано-блюз Автор: Ваннах МихаилВасилий Щепетнёв: Разбор полётов перед стартом Автор: Василий ЩепетневКивино гнездо: За что боролись Автор: БЕРД КИВИОткрытые системы Королевского Флота Автор: Ваннах МихаилИнтерактивCeBIT 2010: первые новинки Автор: Алексей СтародымовReaDitorialMovavi: история развития Автор: Наталья ХудяковаГолубятня-ОнлайнГолубятня: Хули Холи Автор: Сергей ГолубицкийГолубятня: Бабу Автор: Сергей ГолубицкийГолубятня: Агора № 20 Автор: Сергей ГолубицкийНаука и жизньМарсианский экспресс Автор: Олег Волошин.