Kā atomu pulkstenis mēra laiku
В конструкции атомных часов есть кварцевый кристалл: он сжимается и
Lai saprastu, kā tas darbojas, jums jāatcerasatoma struktūra. Centrā atrodas pozitīvi uzlādēts kodols: apkārt ir negatīvi lādēti elektroni, katrs savā orbītā. Turklāt katrs no tiem atrodas noteiktā enerģijas līmenī, tas ir, tam ir noteikts enerģijas daudzums, pateicoties piesaistei kodolam.
Šo līmeni var mainīt, nosūtotvairāk enerģijas elektronam, šim nolūkam jūs varat, piemēram, sildīt atomu. Tad elektrons atkal atgriezīsies savā līmenī un atteiksies no liekā starojuma veidā. Viss ir veidots uz šī starojuma: tam ir noteikta frekvence un tas atgādina svārstu pulkstenī.
Mūsdienās atomu pulksteņi var strādāt ar rubīdija, stroncija, ūdeņraža atomiem: princips no tā nemainās.
Atomu pulksteņu dizains tiek pastāvīgi uzlabots, piemēram, tika izgudrots mehānisms, kas ik pēc vairākiem simtiem miljardu gadu atpaliek par sekundi.
Bez atomu pulksteņa nav navigācijas uz Zemes un kosmosā
Atomu pulkstenis galvenokārt ir nepieciešams navigācijai:GLONASS un GPS, jo šīs sistēmas nosaka laiku, kādā signāls var pārvietoties no punkta uz Zemes uz satelītu un atpakaļ. Pulksteni izmanto, lai izmērītu attālumu starp objektiem, pamatojoties uz to, cik ilgs laiks nepieciešams signāla pārvietošanai no punkta A uz punktu B.
Navigācija pašlaik izmanto ledusskapja izmēra atompulksteņus uz Zemes, lai precīzi noteiktu kosmosa kuģa atrašanās vietu.
Var paiet vairāk nekā stunda, līdz signāls sasniegs kosmosa kuģi un atgriezīsies uz Zemes.
No šiem datiem tiek aprēķinātas koordinātas un instrukcijas: tās tiek nosūtītas atpakaļ uz kosmosa kuģi.
Ja uz kosmosa kuģa ir savs pulkstenis, tas varēs aprēķināt savu trajektoriju. Tas ļaus jums ceļot tālāk un droši nogādāt cilvēkus uz citām planētām.
Uzziniet attālumu starp planētām, izmantojot atomu pulksteņus
Bet galvenais atompulksteņu klients ir astronomi. Viņi izmanto atompulksteņus, lai izmērītu milzīgus attālumus kosmosā un noteiktu, cik tālu mēs atrodamies no konkrētas planētas vai asteroīda.
Lai to izdarītu, viņi nosūta signālu un reģistrē tā atgriešanās laiku. Ja kļūda ir pat sekunde, tad jūs varat zaudēt aptuveni trīssimt tūkstošu kilometru precizitāti.
Kā atomu pulkstenis var palīdzēt atrast tumšo matēriju
Tumšā viela var ietekmēt mūsuparasta lieta, un tam ir jābūt sekām. Viena no tām var būt smalkās struktūras konstantes izmaiņas, kas ir viena no fundamentālajām fiziskajām konstantēm.
Smalkās struktūras konstante ir elektrona griešanās ātruma attiecība pirmajā orbitālē pret gaismas ātrumu, un tā ir aptuveni 0,007.
Zinātnieki iepriekš uzskatīja, ka šī konstante vienmēr ir vienāda ar vienu un to pašu vērtību, taču, kā liecina jaunākie atklājumi, tā var nedaudz atšķirties.
Saskaņā ar vienu teoriju tumšā viela ir kosmosa topoloģiski defekti, kas radās Lielā sprādziena laikā. Tie var ietekmēt pastāvīgo.
Zinātnieki ir izmantojuši vairākus atompulksteņus, tāpēcTam, kā topoloģijas defektiem vajadzētu iedarboties uz attāliem objektiem telpā, uz dažādiem telpā atdalītiem pulksteņiem ir jādarbojas atšķirīgi.
Lai uzlabotu precizitāti, autoriapvienoja pulksteņus, lai uzlabotu precizitāti četru ierīču tīklā, katra atrodas vienā no valstīm: Polijā, ASV, Japānā un Francijā. Dati no visām ierīcēm tiek apvienoti, lai analizētu topoloģiskos efektus.
Īpaši precīzs atomu pulkstenis spēs izmērīt telpas-laika izkropļojumus
Zinātnieki ir pārliecināti, ka pietiekami precīzs atomu pulkstenis var kalpot kā instruments, lai izmērītu, kā objekti gravitācijas ietekmē izkropļo apkārtējo telpu.
Физики из Национального института стандартов и технологий в Боулдере использовали лазеры и создали импровизированную ловушку для атомов: она выглядела как несколько очень маленьких чашек.
Tūkstošiem ytterbija atomu piepilda šīs krūzes, kad tās tiek pakļautas pareizas frekvences lāzera staram, un orbītā esošie elektroni pārvieto vienu enerģijas līmeni.
Šādā sistēmā elektroni darīs vairākkvadriljonu pārejas. Tiklīdz lāzers ir noregulēts uz "ideālo" frekvenci, sākas informācijas tulkošana no lāzera starojuma frekvences signālā, ko var uztvert un atšifrēt elektroniska ierīce, tas ir, pats pulkstenis.
Zinātnieki varēja noregulēt lāzeru tā, lai tagad iegūtie dati palīdzētu noteikt gravitācijas ietekmi uz pašu telpas laiku.
Атомные часы — это важный инструмент измерения такой эфемерной величины как время. Без него не получится отследить малейшие изменения в земном времени или измерить расстояние до соседних планет и галактик.
Un nākotnē atomu pulksteņi kļūs neaizstājami planētu kolonizācijai un tumšās vielas izpētei.
Bet maz ticams, ka viņi kādreiz kļūs par sadzīves sīkrīku.
Lasīt vairāk:
Zeme sāka griezties ātrāk: kāpēc tas notiek un vai pastāv briesmas
Iespējamā dzīvnieku kritiena izdzīvojušo pēcnācēji joprojām dzīvo uz Zemes
Fiziķi ir atdzesējuši atomus līdz zemākajai temperatūrai pasaulē