Прагляд зыходнага тэксту старонкі Атамны гадзіннік

[[Файл:Atomicclock.jpg|thumb|250px|Атамны гадзіннік]]
'''Атамны гадзіннік''' ([[малекула|малекулярны]], [[квант]]авы [[гадзіннік]]) — прыбор для вымярэння [[час]]у, у якім у якасці перыядычнага працэсу выкарыстоўваюцца ўласныя ваганні, звязаныя з працэсамі, якія адбываюцца на ўзроўні [[атам]]аў ці [[малекула|малекул]].

Атамныя гадзіннікі важныя ў навігацыі. Вызначэнне становішча касмічных караблёў, спадарожнікаў, балістычных ракет, самалётаў, падводных лодак, а таксама перамяшчэнне аўтамабіляў у аўтаматычным рэжыме па спадарожнікавай сувязі ([[GPS]], [[ГЛАНАСС]], [[Галілеа (спадарожнікавая сістэма навігацыі)|Galileo]]) нельга ўявіць без атамных гадзіннікаў. Атамныя гадзіннікі выкарыстоўваюцца таксама ў сістэмах спадарожнікавай і наземнай тэлекамунікацыі, у тым ліку ў базавых станцыях мабільнай сувязі, міжнароднымі і нацыянальнымі бюро стандартаў і [[Служба дакладнага часу|службамі дакладнага часу]], якія перыядычна передаюць сігналы часу па радыё.

З 1967 года міжнародная сістэма адзінак [[СІ (міжнародная сістэма адзінак вымярэння)|СІ]] вызначае адну [[секунда|секунду]] як {{num|9192631770|перыядаў}} [[электрамагнітнае выпраменьванне|электрамагнітнага выпраменьвання]], якое ўзнікае пры пераходзе паміж двума [[Звыштонкая структура|звыштонкімі]] ўзроўнямі асноўнага стану [[атам]]а [[цэзій-133|цэзію-133]]. Згодна з гэтым азначэннем, {{nobr|атам цэзію-133}} з'яўляецца стандартам для вымярэнняў часу і [[частата|частаты]]. Дакладнасць вызначэння секунды вызначае дакладнасць вызначэння іншых асноўных адзінак, такіх як, напрыклад, [[вольт]] або [[метр]], якія маюць секунду ў сваім азначэнні.

Стабільнасць атамных гадзіннікаў <math>\Delta\nu / \nu</math> (дзе <math>\Delta\nu</math> — адхіленне частаты <math>\nu </math> гадзінніка за некаторы <!-- які? --> перыяд часу) звычайна ляжыць у граніцах 10<sup>−14</sup> — 10<sup>−15</sup> <!-- за які перыяд? -->, а ў спецыяльных канструкцыях дасягае 10<sup>−17</sup> <ref name = "record">{{cite web |url=http://www.membrana.ru/particle/3678 |title=Поставлен новый рекорд точности атомных часов |date=5 февраля 2010 |publisher=Membrana |access-date=2011-03-04 |archive-url=https://www.webcitation.org/65JoP77Ex?url=http://www.membrana.ru/particle/3678 |archive-date=9 лютага 2012 |url-status=dead }}</ref><!-- які перыяд? {{Няма АК}} -->, і з'яўляецца найлепшай сярод усіх існуючых тыпаў гадзіннікаў <!-- Ужо не самай лепшай --><ref name = "record" />.

== Устройства гадзінніка ==
Атамны гадзіннік складаецца з некалькіх частак:
* квантавы дыскрымінатар,
* [[кварцавы генератар]],
* комплекс электронікі.

[[Кварцавы генератар]] уяўляе сабой аўтагенератар, у якасці рэзананснага элемента якога выкарыстоўваюцца п'езаэлектрычныя моды [[кварц]]авага [[Кварцавы рэзанатар|крышталя]]. Згенераваныя ім электрамагнітныя ваганні маюць фіксаваную частату, роўную, як правіла<ref>Прыведзеныя частоты характэрныя іменна для прэцызійных кварцавых рэзанатараў, з самай высокай дабротнасцю і стабільнасцю частаты, дасягальнай пры выкарыстанні п'езаэфекту. Наогул жа, кварцавыя генератары выкарыстоўваюцца на частотах ад адзінак кГц да некалькіх соцень МГц.
({{кніга
| аўтар = Альтшуллер Г. Б., Елфимов Н. Н., Шакулин В. Г.
| загаловак = Кварцевые генераторы: Справочное пособие
| месца = М.
| выдавецтва = Радио и связь
| год = 1984
| старонкі = 121, 122
| старонак = 232
| тыраж = 27000
}})</ref>}}, 10 МГц, 5 МГц або 2,5 МГц, з магчымасцю перастройкі ў невялікіх граніцах (± 10<sup>−6</sup>, напрыклад, змяненнем тэмпературы крышталя). Звычайна даўгачасная стабільнасць кварцавага рэзанатара малая і складае каля <math> \Delta \nu / \nu = 10^{- 7} </math>. З мэтай павышэння яго стабільнасці выкарыстоўваюць ваганні атамаў або малекул, для чаго ваганні кварцавага генератара з частатой <math> \nu_o </math> пастаянна параўноўваюцца c дапамогай частотна-фазавага кампаратара з частатой атамнай лініі <math>\nu_a</math>, якая рэгіструецца ў [[квантавы дыскрымінатар|квантавым дыскрымінатары]]. Пры з'яўленні розніцы ў фазе і частаце ваганняў, схема [[адмоўная зваротная сувязь|зваротнай сувязі]] падстройвае частату кварцавага генератара да патрэбнага значэння, павышаючы тым самым стабільнасць і дакладнасць гадзінніка да ўзроўню <math>\Delta\nu / \nu = 10^{-14}</math>.

У СССР ідэолагам стварэння атамных гадзіннікаў быў акадэмік [[Мікалай Генадзевіч Басаў]]<ref>{{артыкул |аўтар = [[Мікалай Генадзевіч Басаў|Н. Г. Басов]], [[Уладзілен Сцяпанавіч Лятохаў|В. С. Летохов]]. |загаловак = Оптические стандарты частоты | спасылка = http://ufn.ru/ru/articles/1968/12/a/ |выданне = УФН |год = 1968 |том = 96 |нумар = 12}}</ref>.

== Нацыянальныя цэнтры стандартаў частаты ==
[[Выява:Clock accuracy.jpg|thumb|250px|Рост дакладнасці атамных гадзіннікаў за 50 гадоў. NIST, ЗША]]
Многія краіны стварылі нацыянальныя цэнтры стандартаў часу і частаты<ref>[http://www.nist.gov/iaao/national.cfm National metrology laboratories] {{ref-en}}. NIST, 3 лютага 2011 г. {{праверана|14|6|2011}}</ref>:
* [[Усерасійскі навукова-даследчы інстытут фізіка-тэхнічных і радыётэхнічных вымярэнняў]] (ВНИИФТРИ), п. [[Мендзялеева, Маскоўская вобласць]];
* {{нп4|Нацыянальны інстытут стандартаў і тэхналогій, ЗША|Нацыянальны інстытут стандартаў і тэхналогій|ru|Национальный институт стандартов и технологий}} (NIST), [[Боўлдэр, штат Каларада|Боўлдэр]] ([[ЗША]], [[Каларада|штат Каларада]]);
* {{нп4|Нацыянальны інстытут перадавой прамысловай навукі і тэхналогіі, Японія|Нацыянальны інстытут перадавой прамысловай навукі і тэхналогіі|en|National Institute of Advanced Industrial Science and Technology}} (AIST), [[Токіа]] ([[Японія]]);
* {{нп4|Федэральнае фізіка-тэхнічнае агенцтва, Германія|Федэральнае фізіка-тэхнічнае агенцтва|de|Physikalisch-Technische Bundesanstalt}} (PTB), [[Браўншвайг]] ([[Германія]]);
* {{нп4|Нацыянальная лабараторыя метралогіі і выпрабаванняў, Францыя|Нацыянальная лабараторыя метралогіі і выпрабаванняў|fr|Laboratoire national de métrologie et d'essais}} (LNE), [[Парыж]] ([[Францыя]]).
* {{нп4|Нацыянальная фізічная лабараторыя Вялікабрытаніі||en|Национальная физическая лаборатория Великобритании}} (NPL), [[Лондан]], [[Вялікабрытанія]].

Навукоўцы розных краін працуюць над удасканаленнем атамных гадзіннікаў і заснаваных на іх дзяржаўных першасных эталонаў часу і частаты, дакладнасць такіх гадзіннікаў няўхільна павышаецца. У Расіі шырокія даследаванні, накіраваныя на паляпшэнне характарыстык атамных гадзін, праводзяцца ў {{нп4|Фізічны інстытут імя П. Н. Лебедзева РАН|Фізічным інстытуце імя Лебедзева|ru|Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН}}.

== Тыпы атамных гадзіннікаў ==

Не кожны атам (малекула) падыходзіць у якасці асновы для атамнага гадзінніка. Выбіраюць атамы, неадчувальныя да розных знешніх уздзеянняў: магнітных, электрычных і электрамагнітных палёў. Для кожнага дыяпазону электрамагнітнага спектра выпраменьвання такія атамы існуюць. Гэта: атамы [[кальцый|кальцыю]], [[рубідый|рубідыю]], [[цэзій|цэзію]], [[стронцый|стронцыю]], малекулы [[вадарод]]у, [[ёд]]у, [[метан]]у, [[аксід осмію (VIII)]] і г. д. У якасці асноўнага (першаснага) стандарту частаты абраны звыштонкі пераход у стабільным атаме цэзію. Характарыстыкі ўсіх астатніх (другасных) стандартаў параўноўваюцца з гэтым стандартам. Каб ажыццявіць такое параўнанне, у цяперашні час выкарыстоўваюцца так званыя {{нп4|аптычны грэбень|аптычныя грабяні|en|Frequency comb}} — выпраменьванне з шырокім частотным спектрам ў выглядзе эквідыстантных ліній, адлегласць паміж якімі прывязваецца да атамным стандарту частаты. Аптычныя грэбні атрымліваюць з дапамогай [[Лазеры звышкароткіх імпульсаў|фемтасекунднага лазера]] з [[сінхранізацыя мод|сінхранізацыяй мод]] і [[мікраструктураванае аптычнае валакно|мікраструктураванага оптавалакна]], у якім адбываецца пашырэнне спектра да адной [[Актава (значэнні)|актавы]].

У 2006 годзе даследчыкі з амерыканскага Нацыянальнага інстытута стандартаў і тэхналогій пад кіраўніцтвам Джыма Бергквіста ({{lang-en|Jim Bergquist}}) распрацавалі гадзіннік, які працуе на адным [[атам]]е [[ртуць|ртуці]]<ref>{{артыкул |аўтар = Oskay W., Diddams S., Donley A., Frotier T., Heavner T., et al. |загаловак = Single-Atom Optical Clock with HighAccuracy |спасылка=http://prl.aps.org/abstract/PRL/v97/i2/e020801 |мова=en |выданне=Phys. Rev. Lett. |выдавецтва = American Physical Society |год = 4 ліпеня 2006 |том = 97 |нумар = 2 |issn = 0031-9007 |doi = 10.1103/PhysRevLett.97.020801}}</ref>. Пры пераходах паміж энергетычнымі ўзроўнямі [[іон]]а ртуці генеруюцца [[фатон]]ы [[бачнае святло|бачнага дыяпазону]] са стабільнасцю ў 5 разоў вышэйшаю, чым у [[мікрахвалевае выпраменьванне|мікрахвалевага выпраменьвання]] цэзію-133. Новы гадзіннік могуць таксама знайсці прымяненне ў даследаваннях залежнасці змены [[Фундаментальныя фізічныя пастаянныя|фундаментальных фізічных пастаянных]] ад часу.

Вядуцца актыўныя распрацоўкі кампактных атамных гадзіннікаў для выкарыстання ў паўсядзённым жыцці (наручныя гадзіннікі, мабільныя прылады)<ref>{{cite web|url=http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2004/09/03/163067|title=Атомные часы: скоро в мобильниках|date=3 сентября 2004|publisher=CNews|access-date=2010-12-13|archive-url=https://www.webcitation.org/65JoErxPx?url=http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2004%2F09%2F03%2F163067|archive-date=9 лютага 2012|url-status=dead}}</ref><ref>{{артыкул|аўтар=Игорь Лалаянц|загаловак=Атомные наручники|спасылка=http://www.znanie-sila.ru/online/issue_3361.html|выданне=Знание - сила|год=2005|нумар=9|issn=0130-1640|archive-url=https://web.archive.org/web/20080624013339/http://www.znanie-sila.ru/online/issue_3361.html|archive-date=24 чэрвеня 2008}}</ref><ref>{{cite web|url=http://lenta.ru/news/2010/03/18/atomic/|title=Российские физики создали «сердце» миниатюрных атомных часов|date=18 марта 2010|publisher=Lenta.ru|access-date=2010-12-13|archive-url=https://www.webcitation.org/65JoHupGi?url=http://lenta.ru/news/2010/03/18/atomic/|archive-date=9 лютага 2012|url-status=live}}</ref>.
У пачатку 2011 амерыканская кампанія ''Symmetricom'' абвясціла аб камерцыйным выпуску цэзіевых атамных гадзіннікаў памерам з невялікую мікрасхему. Гадзіннік працуе на аснове эфекту [[кагерэнтнага паланенне населенасці|кагерэнтнага паланення населенасці]]. Іх стабільнасць — {{nobr|5·10<sup>−11</sup>}} за гадзіну, маса — 35 г, спажываная магутнасць — 115мВт<ref>[http://www.symmetricom.com/products/frequency-references/chip-scale-atomic-clock-csac/SA.45s-CSAC/CSAC — SA.45s — Chip Scale Atomic Clock — Symmetricom]</ref>.

== Зноскі ==
{{reflist|2}}

== Спасылкі ==
{{commons|category:Atomic clocks}}

* {{cite web|url=http://tf.nist.gov/timefreq/ofm/smallclock/CSAC.html|title=NIST chip-scale atomic clock project|archive-url=https://www.webcitation.org/65JoJ68dU?url=http://tf.nist.gov/timefreq/ofm/smallclock/CSAC.html|archive-date=9 лютага 2012|access-date=16 лістапада 2014|url-status=dead}}
* {{cite web|url=http://science.compulenta.ru/297745/|title=В атомных часах нового поколения будут использоваться атомы стронция|author=Георгий Мешков|date=5 декабря 2006|publisher=[[Компьюлента]]|access-date=2010-12-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20101110091210/http://science.compulenta.ru/297745|archive-date=10 лістапада 2010|url-status=dead}}
* {{cite web|url=http://www.polit.ru/science/2006/07/25/hg_clock.html|title=Новый рекорд точности измерения времени достигнут ртутными атомными часами|date=25 июля 2006|publisher=[[Полит.ру]]|access-date=2010-12-13|archive-url=https://www.webcitation.org/65JoK1JJO?url=http://www.polit.ru/news/2006/07/25/hg_clock/|archive-date=9 лютага 2012|url-status=live}}
* {{cite web|url=http://www.telegraph.co.uk/science/science-news/5164808/Worlds-most-accurate-clock-unveiled.html|title=World's most accurate clock unveiled|author=Richard Alleyne|date=16 апреля 2009|publisher=[[The Daily Telegraph]]|lang=en|access-date=2010-12-13|archive-url=https://www.webcitation.org/65JoMfVdv?url=http://www.telegraph.co.uk/science/science-news/5164808/Worlds-most-accurate-clock-unveiled.html|archive-date=9 лютага 2012|url-status=live}}
* {{cite web
 |url         = http://tf.nist.gov/cesium/atomichistory.htm
 |title       = Краткая история атомных часов в NIST. (A Brief History of Atomic Clocks at NIST)
 |publisher   = The National Institute of Standards and Technology, USA
 |access-date  = 2012-02-26
 |lang        = en
 |archive-url  = https://www.webcitation.org/67ttHx85k?url=http://tf.nist.gov/cesium/atomichistory.htm
 |archive-date = 24 мая 2012
 |url-status     = live
}}
* ''Нина Бирючкова''. [http://gridder.ru/technologies/sverhtochnye-atomnye-chasy/ Сверхточные атомные часы] {{Архівавана|url=https://web.archive.org/web/20150918000656/http://gridder.ru/technologies/sverhtochnye-atomnye-chasy/ |date=18 верасня 2015 }}. [http://gridder.ru/ gridder.ru] (14 апреля 2014).

{{Гадзіннікі}}
{{Час}}
{{Бібліяінфармацыя}}

[[Катэгорыя:Гадзіннікі]]