Вся концепция времени создана человеком. Но вы когда-нибудь задумывались, как часы эволюционировали от песочных часов и чтения теней, отбрасываемых солнцем с помощью солнечных часов? Благодаря простому изобретению мы можем измерять время более эффективно. 

Атомные часы или квантовые логические часы — это тип устройства для измерения времени, известный своей точностью. Одной из версий являются квантовые логические часы, известные своей невероятной точностью. Они теряют всего одну секунду лишь через 33 миллиарда лет.

Атомные часы

Профессор Колумбийского университета Исидор Раби может считаться начальным инициатором, приведшим к созданию атомных часов. В 1930‑х годах он разработал метод магнитного резонанса атомного луча. Этот метод позволил измерять магнитные свойства атомов и далее измерять спин протонов в ядре атома. (Источник: NCBI)

Техника Раби позволила более глубоко понять, как работают атомы. Этот метод привел к созданию первых атомных часов в 1949 году. Национальное бюро стандартов, сейчас известное как Национальный институт стандартов и технологий (NIST), создало первые атомные часы.

Атомные часы работают так: измеряется количество колебаний определённых атомов, которое затем преобразуется в измерение времени. Причина точности атомных часов заключается в том, что резонансные частоты конкретных атомов невероятно стабильны. Частоты не зависят от внешних факторов, таких как изменения температуры. (Источник: How Stuff Works)

Было создано множество вариантов атомных часов с использованием разных атомных частиц. Первый использовал частицы аммиака, тогда как NBS-1, построенный в 1952 году, использовал атомы цезия. В 1968 году был создан NBS-4. Это были самые точные атомные часы, которые NIST использовал вплоть до 1990‑х годов.

В 1999 году NBS-4 был заменён на NIST‑F1, обладающий точностью, теряющим одну секунду лишь через 20 миллионов лет. В 2010‑х годах учёные разработали другой тип часов, более точный, чем атомные часы.

Квантовые логические часы обладают точностью, теряющей одну секунду лишь через 3,7 миллиарда лет. Это значит, что они потеряют одну секунду только после создания и исчезновения 2,5 вселенных. Эти часы используют лишь один ион алюминия, в отличие от атомных часов, использующих атом цезия. (Источник: Wired)

Практические применения атомных часов

Существует несколько практических применений атомных часов, о которых мы не полностью осведомлены

GPS

Все спутники GPS оснащены несколькими атомными часами, что позволяет им обеспечивать точные координаты. Это важно для космической навигации, а также для связи между спутниками GPS.

Банки

Банкам нужны точные часы для обеспечения временных и датированных меток высокочастотных транзакций. Представьте, если бы фондовый рынок не имел очень точных часов. Фондовый рынок не был бы таким процветающим без помощи атомных часов.

Провайдеры телекоммуникаций

Вы замечали опцию на вашем мобильном телефоне, позволяющую установить время в соответствии со временем поставщика услуг? Телекоммуникационные провайдеры используют атомные часы, чтобы обеспечить точное время своим пользователям независимо от того, в каком регионе мира они находятся. (Источник: Online Sciences)