Перегляд вихідного коду сторінки Атомний годинник

[[Файл:ChipScaleClock2 HR.jpg|thumb|Атомний годинник не більше [[Мікросхема|чип]]а, представлений [[NIST]]]]

'''А́томний годи́нник''' (''квантовий годинник'')&nbsp;— [[пристрій]] для вимірювання [[час]]у, що використовує як стандарт [[частота|частоту]] електронного переходу між енергетичними рівнями в [[атом]]ах.

Роль «маятника» у ньому відіграють [[атом]]и. Частота випромінювання атомів при [[Квантовий перехід|переході]] їх з одного енергетичного рівня на інший регулює хід атомного годинника. Ця [[частота]] настільки стабільна, що атомний [[годинник]] дозволяє вимірювати час точніше, ніж [[астрономія|астрономічні]] методи.

З 1967 року міжнародна система одиниць [[Міжнародна система одиниць (SI)|SI]] визначає одну [[Секунда|секунду]] як {{nobr|9 192 631 770 періодів}} електромагнітного випромінювання при переходах між двома надтонкими рівнями основного стану атома [[Цезій-133|цезію-133]]. Згідно з цим визначенням, атом цезію-133 є стандартом для вимірювань часу і частоти.[[Файл:Clock accuracy.jpg|thumb|Діаграма, що ілюструє збільшення точності різних атомних годинників залежно від року виготовлення]]

== Історія ==
Ідею про можливість використання атомних коливань водню для вимірювання часу запропонував ще в [[1879]] році англійський фізик [[Вільям Томсон|лорд Кельвін]], однак тільки в середині [[XX століття]] це стало можливим.

У [[1930-ті|1930-х роках]] американський фізик і першовідкривач [[Ядерний магнітний резонанс|ядерного магнітного резонансу]] [[Ісидор Рабі]] почав працювати над атомним годинником на цезії-133, однак початок [[Друга світова війна|війни]] завадив йому. Вже після війни, в [[1949]] році, в Національному комітеті стандартів США за участю Гарольда Лайонсона створили перший молекулярний годинник, що використовував молекули [[аміак]]у.

Одними з перших у світі{{коли?}} атомними годинниками були [[Цезій|цезієві]] годинники [[Атоміхрон]], виготовлені приватною компанією National Company, Inc. з [[Молден (Массачусетс)|Молдена]], штат [[Массачусетс]] (США).

1955 року {{Не перекладено|Луї Ессен||ru|Эссен, Льюис}} із [[Національна фізична лабораторія|Національної фізичної лабораторії]] Великої Британії створив перший атомний годинник на цезії-133. Цей годинник накопичував [[Похибка вимірювання|похибку]] в одну секунду за мільйон років. Прилад отримав назву NBS-1 і його стали вважати цезієвим [[еталон]]ом частоти<ref name="й"/>.

1964 року [[Hewlett-Packard]] розробила компактний цезієвий прилад HP 5060A розміром із велику валізу. 2005 року Hewlett-Packard продала підрозділ, який розробляв атомні годинники, компанії {{Не перекладено|Symmetricom||en|Symmetricom}}.

У [[2011]] році фахівці «Лабораторії Дрейпера» і «Сандійських національних лабораторій» розробили, а компанія Symmetricom випустила перші мініатюрні атомні годинники Quantum<ref name="й">[http://lenta.ru/articles/2014/04/11/atcl/ Сверим часы. Краткая история появления атомных приборов измерения времени / Лента.ру, 11 апреля 2014, 10:45] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140412152806/http://lenta.ru/articles/2014/04/11/atcl/ |date=12 квітня 2014 }}{{ref-ru}}</ref>.

Співробітники [[Національний інститут стандартів і технології|Національного інституту стандартів і технологій]] (NIST) влітку [[2013]] року оголосили про розробку годинника на основі атомів [[Ітербій|ітербію]], який вдесятеро перевершив аналоги за точністю. На відміну від цезію, частота переходів в ітербії набагато вища, що й було застосовано дослідниками. Порівняння двох створених примірників дозволило встановити, що їх похибка становить 1,6 до 10<sup>18</sup>,&nbsp;— за один мільярд років ходу похибка складе одну секунду<ref>{{cite web|url= http://www.sciencemag.org/content/341/6151/1215.abstract |title= An Atomic Clock with 10-18 Instability |author= N. Hinkley, J. A. Sherman, N. B. Phillips, M. Schioppo, N. D. Lemke, K. Beloy, M. Pizzocaro, C. W. Oates, A. D. Ludlow |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140219205911/http://www.sciencemag.org/content/341/6151/1215.abstract |archivedate=19 лютого 2014  |date= August 22 2013
|work= Science |date= 13 вересня 2013 |volume= 341 |issue= 6151 |pages= 1215–1218}}{{ref-en}}</ref>{{ангажоване джерело}}.

Наприкінці 2013 року американська компанія Bathys Hawaii представила перший «наручний» атомний годинник. Як основний компонент в них використовується чип SA.45s виробництва компанії Symmetricom<ref name="й"/>.

На початку 2014 року [[Національний інститут стандартів і технології|NIST]] ввів до ладу атомний годинник {{li|NIST-F2|Q=Q6954382}}, який накопичує помилку в одну секунду протягом 300 мільйонів років. Новий годинник замінив {{li|NIST-F1|Q=Q1090233}} як стандарт цивільного часу й частот в США. Дані NIST-F2 надіслали до [[Міжнародне бюро мір і ваг|Міжнародного бюро мір і ваг]], яке збирає дані атомних годинників світу для стандарту [[міжнародний атомний час|міжнародного атомного часу]]. Там NIST-F2 визнали одним із найточніших атомних годинників<ref>{{cite web|title=NIST Launches a New U.S. Time Standard: NIST-F2 Atomic Clock |url=https://www.nist.gov/news-events/news/2014/04/nist-launches-new-us-time-standard-nist-f2-atomic-clock|work=NIST|date=03 квітня 2014|accessdate=2023-10-03}}</ref>.

== Принцип дії ==
В атомних годинниках застосовуються атоми, спектри яких мають [[Надтонка структура|надтонку структуру]], що зумовлена розщепленням спектральних мультиплетів в [[Магнітне поле|магнітному полі]] [[Ядро атома|ядра]]. Це магнітне поле однакове для кожного з атомів, а тому може бути стандартом. Газ із таких атомів поміщено в [[резонатор]] електромагнітних коливань, резонансних із частотою переходу між розщепленими лініями. Детектування оптичних переходів відбувається з використанням [[інтерферометр]]ів з високою [[Роздільна здатність|роздільною здатністю]].

== Ядерний годинник ==
У березні [[2012]] року вчені з [[Університет Нового Південного Уельсу|Університету Нового Південного Уельсу]], [[Технологічний інститут Джорджії|Технологічного Інституту Джорджії]] й {{Не перекладено|Університет Невади (Рено)|Університету Невади|en|University of Nevada, Reno}} (Кемпбелл, Раднаєв, Кузьмич, Дзюба, Фламбаум, Дерев'янко) запропонували схему ядерного годинника, який перевершує за точністю сучасні аналоги на кілька порядків. Подібна схема в теорії дає похибку близько <math>1 \over 10</math> секунди за 14 мільярдів років. Для порівняння, [[Вік Всесвіту|час існування Всесвіту]]&nbsp;— 13,6 мільярда років<ref>{{Cite web |url=http://newsroom.unsw.edu.au/news/science/nuclear-clock-may-keep-time-universe |title=Nuclear clock may keep time with the Universe |publisher= UNSW |date=08 березня 2012 |type= News |author=  Victor Flambaum, Bob Beale|accessdate=12 квітня 2014 |archive-date=13 квітня 2014 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140413125108/http://newsroom.unsw.edu.au/news/science/nuclear-clock-may-keep-time-universe }}</ref><ref>{{cite journal |url= http://arxiv.org/abs/1110.2490 |title= A Single-Ion Nuclear Clock for Metrology at the 19th Decimal Place |author= C. J. Campbell, A. G. Radnaev, A. Kuzmich, V. A. Dzuba, V. V. Flambaum, A. Derevianko) |arxiv= 1110.2490v1 |date= 11 жовтня 2011 |accessdate=  12 квітня 2014 |archive-date=  29 липня 2016 |archive-url= https://web.archive.org/web/20160729172303/http://arxiv.org/abs/1110.2490 }}{{ref-en}}</ref>.

У вересні [[2024]] року міжнародна група дослідників під керівництвом вчених з JILA (США) представила важливий крок у створенні ядерного годинника. Згідно повідомлення в журналі Nature, в експерименті вчені використовували [[Торій|торій-229]], атом якого має найнижчий енергетичний стрибок серед відомих елементів, що дало змогу застосувати ультрафіолетовий лазер замість [[Рентгенівське випромінювання|рентгенівських променів]]<ref>[https://www.nature.com/articles/s41586-024-07839-6 Frequency ratio of the 229mTh nuclear isomeric transition and the 87Sr atomic clock. // Chuankun Zhang, Tian Ooi, Jacob S. Higgins, Jack F. Doyle et al. Nature volume 633, pages63–70 (2024). Published: 04 September 2024]</ref><ref>[https://techno.nv.ua/ukr/popscience/ucheni-zrobili-proriv-u-stvorenni-yadernogo-godinnika-50448468.html Точніше атомних. Вчені зробили прорив у створенні ядерного годинника. 05.09.2024, 18:30]</ref>.

== Див. також ==
* [[Міжнародний атомний час]]
* [[Миколаївська астрономічна обсерваторія]]

== Примітки ==
{{reflist}}

== Посилання ==
* {{cite web|url= https://nrc.canada.ca/en/certifications-evaluations-standards/canadas-official-time/what-cesium-atomic-clock |title= Time Services FAQ |chapter= What is a "cesium atomic clock"? |publisher= National Research Council Canada |postscript= |accessdate=2023-10-02 |deadurl=no |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120724055402/http://www.nrc-cnrc.gc.ca/eng/services/inms/time-services/faq-time.html#Q10 |archivedate=24 липня 2012 }}{{ref-en}}{{ref-fr}}
* {{cite journal |title=NIST Cesium Fountains − Current Status and Future Prospects |author=S.R. Jefferts, T.P. Heavner, T.E. Parker and J.H. Shirley (''NIST Time and Frequency Division'') |year=2007 |journal=Acta Physica Polonica A |volume=112 |pages=759 ''ff'' |issue=5 |url=http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/112/a112z506.pdf |bibcode=2007AcPPA.112..759J |accessdate=30 вересня 2012 |archive-date=7 січня 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210107194418/http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/112/a112z506.pdf }}

{{Commonscat|Atomic clocks}}
{{Час}}

[[Категорія:Годинники]]
[[Категорія:Атомні годинники]]
[[Категорія:Вимірювальні прилади]]