Цифровой журнал «Компьютерра» 2012 № 02 (102) - [3]

Шрифт
Интервал

, Захариус предложил идею цезиевого фонтана — способа, позволяющего снизить скорость движения атомов цезия до одного сантиметра в секунду и избавиться от двухколенного волновода традиционных атомных осцилляторов.

Идея Захариуса была проста. Что если запускать атомы цезия внутри осциллятора вертикально? Тогда одни и те же атомы будут дважды проходить через детектор: первый раз при путешествии вверх, а второй — вниз, куда они устремятся под действием силы тяжести. При этом движение атомов вниз будет существенно медленнее их взлёта, ведь за время путешествия в фонтане они подрастеряют энергию. К сожалению, в пятидесятые годы прошлого столетия реализовать свои идеи Захариус не смог. В его экспериментальных установках атомы, двигавшиеся вверх, взаимодействовали с падающими вниз, что сбивало точность детектирования.

К идее Захариуса вернулись только в восьмидесятые годы. Учёные Стенфордского университета под руководством Стивена Чу нашли способ реализации фонтана Захариуса с использованием метода, названного ими «оптическая патока».

В цезиевом фонтане Чу облако атомов цезия, выстреливаемых вверх, предварительно охлаждается системой из трёх пар противоположно направленных лазеров, имеющих резонансную частоту чуть ниже оптического резонанса атомов цезия.


>Схема цезиевого фонтана с оптической патокой.

Охлаждённые лазерами атомы цезия начинают двигаться медленно, словно сквозь патоку. Их скорость падает до трёх метров в секунду. Уменьшение скорости атомов даёт исследователям возможность более точного детектирования состояния (согласитесь, значительно проще рассмотреть номера машины, двигающейся со скоростью один километр в час, чем машины, двигающейся со скоростью сто километров в час).

Шар из охлаждённых атомов цезия запускается вверх примерно на метр, по пути проходя волновод, через который на атомы воздействует электромагнитное поле резонансной частоты. И детектор системы фиксирует изменение состояния атомов в первый раз. Достигнув «потолка», охлаждённые атомы начинают падать благодаря силе тяжести и проходят волновод во второй раз. На обратном пути детектор снова фиксирует их состояние. Поскольку атомы двигаются чрезвычайно медленно, их полёт в виде достаточно плотного облака легко контролировать, а значит, в фонтане не будет одновременно летящих вверх и вниз атомов.


Установка Чу на основе цезиевого фонтана была принята NBS в качестве стандарта частоты в 1998 году и получила название NIST-F1. Её погрешность составляла 4*10>-16, а значит, NIST-F1 была точнее предшественника NIST-7.

Фактически в NIST-F1 был достигнут предел точности измерений состояния атомов цезия. Но учёные на этой победе не остановились. Они решили устранить погрешность, которую вносит в работу атомных часов излучение абсолютно чёрного тела — результат взаимодействия атомов цезия с тепловым излучением корпуса установки, в которой они двигаются. В новом атомном хронографе NIST-F2 цезиевый фонтан размещался в криогенной камере, сводя излучение абсолютно чёрного тела практически к нулю. Погрешность NIST-F2 равна невероятной величине 3*10>-17.


>График уменьшения погрешности вариантов цезиевых стандартов частоты

В настоящее время атомные часты на основе цезиевых фонтанов дают человечеству точнейший эталон времени, относительно которого бьётся пульс нашей техногенной цивилизации. Благодаря инженерным ухищрениям импульсные водородные мазеры, которые охлаждают атомы цезия в стационарных вариантах NIST-F1 и NIST-F2, были заменены на обычный лазерный луч, работающий в паре с магнитооптической системой. Это позволило создать компактные и очень устойчивые ко внешним воздействиям варианты стандартов NIST-Fx, способные трудиться в космических аппаратах. Весьма образно названные "Aerospace Cold Atom Clock", эти стандарты частоты установлены в спутниках таких навигационных систем, как GPS, что и обеспечивает их потрясающую синхронизацию для решения задачи очень точного вычисления координат приёмников GPS, используемых в наших гаджетах.


>Компактный вариант атомных часов на основе цезиевого фонтана, называемый «Aerospace Cold Atom Clock», используется в спутниках системы GPS

Вычисление эталонного времени выполняется «ансамблем» из десяти NIST-F2, расположенных в различных исследовательских центрах, сотрудничающих с NBS. Точное значение атомной секунды получается коллегиально, и тем самым устраняются различные погрешности и влияние человеческого фактора.

Однако не исключено, что однажды цезиевый стандарт частоты будет восприниматься нашими потомками как весьма грубый механизм измерения времени, подобно тому, как ныне мы снисходительно смотрим на движения маятника в механических напольных часах наших предков.

Читайте также: История хронометрирования. Как сделать часы, которые не будут сбиваться? В старину время считали по движению космических тел, потом придумали системы с маятниками, но и они несовершенны.


К оглавлению

Стрелы времени: история хронометрирования

Евгений Лебеденко, Mobi.ru

Опубликовано 10 января 2012 года

Время. Удивительно многогранная категория, нашедшая свое место и у физиков (мера движения материи, координата четырёхмерного пространства-времени), и у лириков, развёртывающих на страницах своих произведений удивительные события жизни героев, нанизанные на метафизическую "


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.


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.


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» 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
«Если», 2012 № 12 (238)

Адам-Трой КАСТРО. НЕЧИСТЫЕ РУКИНачало карьеры уже известного нашим читателям межгалактического адвоката признано зарубежными любителями фантастики лучшей повестью, опубликованной на страницах журнала «Analog» в прошлом году.Евгений ЛУКИН. ТЕЛО, КОТОРОМУ СЛУЖИШЬ«Производственная повесть» — так определил автор жанр своей новой работы. В рамках «соцреализма», о котором у наших читателей лишь смутные представления, это воистину образцовое произведение. Но, как всегда, с поправкой на парадоксальность прозы любимого писателя.Рик УИЛБЕР.


Цифровой журнал «Компьютерра» 2012 № 48 (148)

ОглавлениеКолумнистыДмитрий Вибе: Заблудшая планета Автор: Дмитрий ВибеВасилий Щепетнёв: Укрепление тары Автор: Василий ЩепетневКафедра Ваннаха: Душа по Пенроузу Автор: Михаил ВаннахГолубятня-ОнлайнГолубятня: Аудиофилия второй волны Автор: Сергей Голубицкий.


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 № 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.