NIST-F1,  эталон времени и частотный стандарт страны, атомные часы на основе установки фонтан цезия разработанные в НИСТ (национальный институт стандартов и технологии) в Университете Колорадо Болдер. (http://inventors.about.com/od/astartinventions/ss/AtomicClock.htm) NIST-F1 вносит вкладпервичные в международную группу атомных часов которые устанавливают Всемирное Координированное Время (UTC\ВКВ)По причине того, что NIST-F1 в числе наиболее точных часов в мире, он делает UTC более точным чем раньше. 

Какя точность атомных часов?  

   Неточность NIST-F1 меньше чем 2 x 10-15, это означает что они не не спешат и не отстают не на одну секунду в 20 миллионов лет! На графике показано сравнение проводимые NIST-F1 предыдущих часов собранных NIST. Они приблизительно в три раза более точные чем NIST-7, цезиум лучевые часы которые служили основным временем США и частотным стандартом в 1993-1999 Г.Г.

Как работают атомные часы?

       NIST-F1 называют фонтан часами потаму, что они используют движение фонтанного типа атомов для измерения частоты и времен-ного интервала. Сначала газ атомов цезия вводится в вакуумную камеру часов.  Затем шесть инфракрасных лазерных лучей направ-ляются под прямым углом друг в друга в центре камеры. Лазеры аккуратно толкают атомы цезия в ядро. В процессе создания этого ядра, лазеры замедляют передвижение атомов и охлождают их до температуры близкой к абсолютному нулю. Два вертикальных лазера используются для осторожного перемещения ядра вверх ( "фонтан" в действии) и затем все лазеры выключаются. Этого небольшого толчка достаточно для того чтобы поднять ядро на высоту около метра через заполненные полости микроволновой печи. Затем под действием силы тяжести, ядро падает обратно вниз через микроволновую печь. Движение туда и обратно вверх и вниз через микроволновую печь длится около 1 секунды. Вовремя движения, атомное состояние атомов может меняться по мере того как они взаимодействуют с СВЧ-сигналом. Когда их передвижение заканчивается, другой лазер указывает на атомы. Эти атомы атомное состояние которых изменяется под действием излучаемого света микроволнового сигнала (известно как состояние флуоросценции ). Фотоны, или крошечные пакеты световой энергии, которые они излучают, измеряются регистратором. Этот процесс повторяется много раз, до тех пор пока СВЧ-сигнал в полости настроен на разные частоты. В конце концов найдено , что СВЧ изменяет состояния большинства атомов цезия и и повышает состояния их флуоросценциии. Эта чистота естественный резонанс частоты атома цезия (9,192,631,770 Hz), или частота используемая для определения секунды.

        Комбинация лазерного охлаждения и фонтан дизайна позволяют NIST-F1 использовать атом цезия в течении большого периода, и таким образом получать идеальной его беспрецедентную точность. Обычно часы цезия измеряются при комнатной температуре атомов двигающихся несколько сотен метров в секунду. Со временем атомы двигаются так быстро , что время наблюдения ограничивается да нескольких миллисекунду NIST-F1 использует различные подходы. Лазерное охлаждение понижает температуру атомов до несколько миллионных градуса на д уровнем нуля, и уменьшает их тепловую скорость до нескольких сантиметров в секунду. Лазер охлаждающий атомы установлен вертикально и проходит дважды через СВЧ - резонатор, один раз по направлении в верх и один раз по направлении вниз.  В результате наблюдения время около одной секунды, которая ограничивается только скоростью гравитации притягивающей атомы к земле. Как можно предположить, более длинное время наблюдения позволяет легче настраивать СВЧ. Улучшенная настройка СВЧ ведет к лучшему выполнения и контролю резонансной частоты цезия. И конечно, улучшенный частотный контроль ведет к тому , что NIST-F1, становятся одними из наиболее точных часов мира.

Перевод: serrggeee

Оригинал: http://inventors.about.com/od/astartinventions/ss/AtomicClock.htm