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什么是原子钟

来源: | 发布日期:2022-04-13

原子钟,一种使用原子(通常是铯或铷)的特定共振频率来保持极其准确的时间的时钟类型。原子钟的电子元件受微波电磁辐射的频率调节。只有当这种辐射保持在一个高度特定的频率时,它才会引起铯或铷原子的量子跃迁(能量变化)。在原子钟中,这些量子跃迁被观察到并保持在一个反馈回路中,该反馈回路调整了电磁辐射的频率;像其他类型时钟中的重复事件 ,然后计算这些波。

什么是原子钟

1967年,第十三届国际计量大会重新定义了第二,国际单位制中的时间单位,在铯标准方面等于星历时间的秒。会议将第二个定义为“9,192,631,770 个辐射周期的持续时间,对应于基态的两个超精细能级之间的跃迁。铯133原子。”

直到 1990 年代铯束原子钟是原子时间和频率的准确标准。铯钟的基本原理是铯 133 的所有原子都是相同的,当它们吸收或释放能量时,会产生完全相同频率的辐射,这使得原子成为完美的钟表。从那时起,世界各地的实验室都在稳步提高铯喷泉原子钟的精度。这些时钟的名字来源于组成铯气体的喷泉式运动。计时过程首先将铯气体引入真空室并引导六个红外激光器(彼此成直角放置)以压缩和冷却(减慢)铯原子到接近温度绝对零。然后使用两个垂直激光器将原子推高约一米(创建一个“喷泉”)通过一个充满微波的腔。调整微波频率以最大化观察到的荧光,该荧光发生在铯原子的自然共振频率 (9,192,631,770 Hz) 处。由于通过微波腔的往返行程大约需要一秒钟,因此对微波频率的控制可以提高计时精度。现在预测的铯喷泉原子钟在超过 5000 万年的时间里会走时不到一秒。

【本文标签】 原子钟

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