అణు గడియారాలు ఎప్పుడూ చూపించే పదబంధాన్ని మనం తరచుగా వింటుంటాము ఖచ్చితమైన సమయం. కానీ వాటి పేరు నుండి పరమాణు గడియారాలు ఎందుకు అత్యంత ఖచ్చితమైనవి లేదా అవి ఎలా పనిచేస్తాయో అర్థం చేసుకోవడం కష్టం.

పేరులో “పరమాణు” అనే పదం ఉన్నందున గడియారం ప్రాణాలకు ముప్పు తెచ్చిపెడుతుందని కాదు. అణు బాంబులేదా అణు విద్యుత్ ప్లాంట్. IN ఈ విషయంలోమేము వాచ్ ఎలా పనిచేస్తుందనే దాని గురించి మాట్లాడుతున్నాము. ఒక సాధారణ యాంత్రిక గడియారంలో ఆసిలేటరీ కదలికలు గేర్‌ల ద్వారా నిర్వహించబడి, వాటి కదలికలను లెక్కించినట్లయితే, పరమాణు గడియారంలో అణువుల లోపల ఎలక్ట్రాన్ల డోలనాలు లెక్కించబడతాయి. ఆపరేషన్ సూత్రాన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, ప్రాథమిక కణాల భౌతిక శాస్త్రాన్ని గుర్తుంచుకోండి.

మన ప్రపంచంలోని అన్ని పదార్ధాలు అణువులతో తయారు చేయబడ్డాయి. అణువులలో ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి. ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్లు ఒకదానితో ఒకటి కలిసి ఒక కేంద్రకాన్ని ఏర్పరుస్తాయి, దీనిని న్యూక్లియోన్ అని కూడా పిలుస్తారు. ఎలక్ట్రాన్లు న్యూక్లియస్ చుట్టూ కదులుతాయి, ఇది వివిధ శక్తి స్థాయిలలో ఉంటుంది. అత్యంత ఆసక్తికరమైన విషయం ఏమిటంటే, శక్తిని గ్రహించినప్పుడు లేదా విడుదల చేసేటప్పుడు, ఒక ఎలక్ట్రాన్ దాని నుండి కదలగలదు శక్తి స్థాయిఎక్కువ లేదా తక్కువ. ఎలక్ట్రాన్ నుండి శక్తిని పొందవచ్చు విద్యుదయస్కాంత వికిరణం, ప్రతి పరివర్తనతో నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యం యొక్క విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని గ్రహించడం లేదా విడుదల చేయడం.

చాలా తరచుగా గడియారాలు ఉన్నాయి, దీనిలో సీసియం -133 మూలకం యొక్క అణువులను మార్పు కోసం ఉపయోగిస్తారు. 1 సెకనులో ఉంటే లోలకం సాధారణ వాచ్కట్టుబడి 1 ఆసిలేటరీ మోషన్, తర్వాత ఎలక్ట్రాన్లు పరమాణు గడియారాలలో Cesium-133 ఆధారంగా, ఒక శక్తి స్థాయి నుండి మరొకదానికి మారినప్పుడు, అవి 9192631770 Hz ఫ్రీక్వెన్సీతో విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని విడుదల చేస్తాయి. పరమాణు గడియారాలలో లెక్కించినట్లయితే ఒక సెకను సరిగ్గా ఈ విరామాల సంఖ్యగా విభజించబడిందని తేలింది. ఈ విలువను 1967లో అంతర్జాతీయ సంఘం అధికారికంగా ఆమోదించింది. 60 కాదు, 9192631770 డివిజన్‌లతో కూడిన భారీ డయల్‌ను ఊహించండి, ఇది కేవలం 1 సెకను మాత్రమే చేస్తుంది. పరమాణు గడియారాలు చాలా ఖచ్చితమైనవి మరియు అనేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉండటంలో ఆశ్చర్యం లేదు: అణువులు వృద్ధాప్యానికి లోబడి ఉండవు, వాడిపోవు మరియు డోలనం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ ఎల్లప్పుడూ ఒకే విధంగా ఉంటుంది. రసాయన మూలకం, కృతజ్ఞతలు, ఉదాహరణకు, లోపాల భయం లేకుండా, అంతరిక్షంలో మరియు భూమిపై ఉన్న పరమాణు గడియారాల రీడింగులను సమకాలీకరించడం సాధ్యమవుతుంది.

పరమాణు గడియారాలకు ధన్యవాదాలు, మానవత్వం సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని ఆచరణలో పరీక్షించగలిగింది మరియు అది భూమిపై కంటే మెరుగైనదని నిర్ధారించుకోగలిగింది. అణు గడియారాలు అనేక ఉపగ్రహాలపై వ్యవస్థాపించబడ్డాయి మరియు అంతరిక్ష నౌక, అవి టెలికమ్యూనికేషన్స్ అవసరాల కోసం, మొబైల్ కమ్యూనికేషన్ల కోసం ఉపయోగించబడతాయి మరియు అవి మొత్తం గ్రహం మీద ఖచ్చితమైన సమయాన్ని సరిపోల్చడానికి ఉపయోగించబడతాయి. అతిశయోక్తి లేకుండా, అణు గడియారాల ఆవిష్కరణకు కృతజ్ఞతలు, మానవత్వం అధిక సాంకేతికత యుగంలోకి ప్రవేశించగలిగింది.

పరమాణు గడియారాలు ఎలా పని చేస్తాయి?

సీసియం-133 ఆవిరైన సీసియం అణువుల ద్వారా వేడి చేయబడుతుంది, ఇది అయస్కాంత క్షేత్రం గుండా వెళుతుంది, ఇక్కడ కావలసిన శక్తి స్థితులతో అణువులు ఎంపిక చేయబడతాయి.

ఎంచుకున్న అణువులు 9192631770 Hzకి దగ్గరగా ఉండే ఫ్రీక్వెన్సీతో అయస్కాంత క్షేత్రం గుండా వెళతాయి, ఇది క్వార్ట్జ్ ఓసిలేటర్ ద్వారా సృష్టించబడుతుంది. ఫీల్డ్ ప్రభావంతో, సీసియం పరమాణువులు మళ్లీ శక్తి స్థితులను మారుస్తాయి మరియు డిటెక్టర్‌పై పడతాయి, ఇది ఎప్పుడు రికార్డ్ చేస్తుంది అత్యధిక సంఖ్యఇన్‌కమింగ్ అణువులు "సరైన" శక్తి స్థితిని కలిగి ఉంటాయి. గరిష్ట మొత్తంమారిన శక్తి స్థితి కలిగిన పరమాణువులు మైక్రోవేవ్ ఫీల్డ్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ సరిగ్గా ఎంపిక చేయబడిందని సూచిస్తుంది, ఆపై దాని విలువ ఫీడ్ చేయబడుతుంది ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం- ఫ్రీక్వెన్సీ డివైడర్, ఇది ఫ్రీక్వెన్సీని పూర్ణాంకాల సంఖ్యతో తగ్గించడం ద్వారా, సంఖ్య 1ని పొందుతుంది, ఇది ప్రామాణిక రెండవది.

అందువల్ల, ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని తనిఖీ చేయడానికి సీసియం అణువులను ఉపయోగిస్తారు అయిస్కాంత క్షేత్రం, ఒక క్రిస్టల్ ఓసిలేటర్ ద్వారా సృష్టించబడింది, ఇది స్థిరమైన విలువ వద్ద నిర్వహించడానికి సహాయపడుతుంది.

ఇది ఆసక్తికరంగా ఉంది: ప్రస్తుత పరమాణు గడియారాలు అపూర్వమైన ఖచ్చితమైనవి మరియు లోపాలు లేకుండా మిలియన్ల సంవత్సరాలు అమలు చేయగలవు, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు అక్కడ ఆగడం లేదు. వివిధ రసాయన మూలకాల పరమాణువులను ఉపయోగించి, పరమాణు గడియారాల ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి అవి నిరంతరం పనిచేస్తాయి. తాజా ఆవిష్కరణలలో అణు గడియారం ఒకటి స్ట్రోంటియం, ఇవి వాటి సీసియం కౌంటర్ కంటే మూడు రెట్లు ఎక్కువ ఖచ్చితమైనవి. ఒక సెకను వెనుకబడి ఉండాలంటే, వారికి 15 బిలియన్ సంవత్సరాలు కావాలి - మన విశ్వం యొక్క వయస్సు కంటే ఎక్కువ సమయం...

మీరు లోపాన్ని కనుగొంటే, దయచేసి వచన భాగాన్ని హైలైట్ చేసి, క్లిక్ చేయండి Ctrl+Enter.

ఆర్కైవ్ వ్యాసాలు

ఏ "వాచ్‌మేకర్స్" ముందుకు వచ్చి దీన్ని బాగా మెరుగుపరిచారు ఖచ్చితమైన యంత్రాంగం? అతనికి ప్రత్యామ్నాయం ఉందా? దాన్ని గుర్తించడానికి ప్రయత్నిద్దాం.

2012లో, అణు సమయపాలన దాని నలభై-ఐదవ వార్షికోత్సవాన్ని జరుపుకుంటుంది. 1967లో, సమయం యొక్క వర్గం అంతర్జాతీయ వ్యవస్థయూనిట్లు ఖగోళ ప్రమాణాల ద్వారా కాకుండా సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణం ద్వారా నిర్ణయించడం ప్రారంభించాయి. దీన్నే సామాన్యులు అణు గడియారం అంటారు.

అటామిక్ ఓసిలేటర్ల ఆపరేటింగ్ సూత్రం ఏమిటి? మూలాధారంగా ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీఈ "పరికరాలు" అణువులు లేదా అణువుల క్వాంటం శక్తి స్థాయిలను ఉపయోగిస్తాయి. క్వాంటం మెకానిక్స్సిస్టమ్‌తో కలుపుతుంది పరమాణు కేంద్రకం- ఎలక్ట్రాన్లు" అనేక వివిక్త శక్తి స్థాయిలు. ఒక నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యం యొక్క విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం ఈ వ్యవస్థ యొక్క పరివర్తనను రేకెత్తిస్తుంది. కింది స్థాయిఉన్నత స్థాయికి. వ్యతిరేక దృగ్విషయం కూడా సాధ్యమే: శక్తిని విడుదల చేయడం ద్వారా అణువు అధిక శక్తి స్థాయి నుండి తక్కువ స్థాయికి కదులుతుంది. రెండు దృగ్విషయాలను నియంత్రించవచ్చు మరియు ఈ శక్తి ఇంటర్‌లెవల్ జంప్‌లను రికార్డ్ చేయవచ్చు, తద్వారా సారూప్యతను సృష్టించవచ్చు ఆసిలేటరీ సర్క్యూట్. ఈ సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతిధ్వని పౌనఃపున్యం ప్లాంక్ యొక్క స్థిరాంకంతో విభజించబడిన రెండు పరివర్తన స్థాయిల మధ్య శక్తి వ్యత్యాసానికి సమానంగా ఉంటుంది.

ఫలితంగా వచ్చే అటామిక్ ఓసిలేటర్ దాని ఖగోళ మరియు యాంత్రిక పూర్వీకుల కంటే నిస్సందేహంగా ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. ఓసిలేటర్ కోసం ఎంచుకున్న పదార్ధం యొక్క అన్ని పరమాణువుల ప్రతిధ్వని పౌనఃపున్యం లోలకాలు మరియు పైజోక్రిస్టల్‌ల వలె కాకుండా ఒకే విధంగా ఉంటుంది. అదనంగా, అణువులు కాలక్రమేణా వాటి లక్షణాలను ధరించవు లేదా మార్చవు. పర్ఫెక్ట్ ఎంపికవాస్తవంగా శాశ్వతమైన మరియు అత్యంత ఖచ్చితమైన క్రోనోమీటర్ కోసం.

మొదటిసారిగా, పరమాణువులలో ఇంటర్‌లెవల్ శక్తి పరివర్తనలను ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణంగా ఉపయోగించే అవకాశాన్ని 1879లో బ్రిటిష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త విలియం థామ్సన్ లార్డ్ కెల్విన్ అని పిలుస్తారు. అతను హైడ్రోజన్‌ను రెసొనేటర్ అణువుల మూలంగా ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించాడు. అయినప్పటికీ, అతని పరిశోధన చాలా ఎక్కువ సైద్ధాంతిక స్వభావం. ఆ సమయంలో సైన్స్ అటామిక్ క్రోనోమీటర్‌ను అభివృద్ధి చేయడానికి ఇంకా సిద్ధంగా లేదు.

లార్డ్ కెల్విన్ ఆలోచన కార్యరూపం దాల్చడానికి దాదాపు వంద సంవత్సరాలు పట్టింది. ఇది చాలా కాలం, కానీ పని సులభం కాదు. పరమాణువులను ఆదర్శ లోలకాలుగా మార్చడం సిద్ధాంతం కంటే ఆచరణలో చాలా కష్టంగా మారింది. ప్రతిధ్వని వెడల్పు అని పిలవబడే యుద్ధంలో ఇబ్బంది ఉంది - అణువులు స్థాయి నుండి స్థాయికి కదులుతున్నప్పుడు శక్తి యొక్క శోషణ మరియు ఉద్గారం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీలో చిన్న హెచ్చుతగ్గులు. ప్రతిధ్వని వెడల్పుకు ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీ నిష్పత్తి పరమాణు ఓసిలేటర్ నాణ్యతను నిర్ణయిస్తుంది. స్పష్టంగా, ఏమి మరింత విలువప్రతిధ్వని వెడల్పు, తక్కువ నాణ్యత పరమాణు లోలకం. దురదృష్టవశాత్తు, నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీని పెంచడం సాధ్యం కాదు. ప్రతి నిర్దిష్ట పదార్ధం యొక్క పరమాణువులకు ఇది స్థిరంగా ఉంటుంది. కానీ అణువుల పరిశీలన సమయాన్ని పెంచడం ద్వారా ప్రతిధ్వని వెడల్పును తగ్గించవచ్చు.

సాంకేతికంగా దీన్ని సాధించవచ్చు క్రింది విధంగా: ఒక బాహ్య, ఉదాహరణకు క్వార్ట్జ్, ఓసిలేటర్ క్రమానుగతంగా విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, దాత పదార్ధం యొక్క పరమాణువులు శక్తి స్థాయిల ద్వారా దూకేలా చేస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, పరమాణు క్రోనోగ్రాఫ్ ట్యూనర్ యొక్క పని ఈ క్వార్ట్జ్ ఓసిలేటర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని పరమాణువుల ఇంటర్‌లెవల్ పరివర్తన యొక్క ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీకి వీలైనంత దగ్గరగా తీసుకురావడం. తగినంత ఉంటే ఇది సాధ్యమవుతుంది దీర్ఘ కాలంపరమాణువుల కంపనాలను గమనించి సృష్టించడం అభిప్రాయం, క్వార్ట్జ్ ఫ్రీక్వెన్సీని నియంత్రిస్తుంది.

నిజమే, అటామిక్ క్రోనోగ్రాఫ్‌లో ప్రతిధ్వని వెడల్పును తగ్గించే సమస్యతో పాటు, ఇతర సమస్యలు చాలా ఉన్నాయి. ఇది డాప్లర్ ప్రభావం - పరమాణువుల కదలిక కారణంగా ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీలో మార్పు, మరియు పరమాణువుల పరస్పర ఘర్షణలు, ప్రణాళిక లేని శక్తి పరివర్తనలకు కారణమవుతాయి మరియు కృష్ణ పదార్థం యొక్క విస్తృత శక్తి ప్రభావం కూడా.

మొదటి సారి ప్రయత్నం ఆచరణాత్మక అమలుఅణు గడియారాన్ని గత శతాబ్దపు ముప్పైలలో కొలంబియా విశ్వవిద్యాలయంలోని శాస్త్రవేత్తలు భవిష్యత్తు నాయకత్వంలో చేపట్టారు. నోబెల్ గ్రహీతడాక్టర్ ఇసిడోర్ రబీ. సీసియం ఐసోటోప్ 133 Cs ను లోలకం అణువుల మూలంగా ఉపయోగించాలని రబీ ప్రతిపాదించాడు. దురదృష్టవశాత్తూ, NBS పట్ల ఎంతో ఆసక్తి ఉన్న రబీ యొక్క పని రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం కారణంగా అంతరాయం కలిగింది.

ఇది పూర్తయిన తర్వాత, అటామిక్ క్రోనోగ్రాఫ్ అమలులో ప్రధాన బాధ్యత NBS ఉద్యోగి హెరాల్డ్ లియోన్స్‌కు చేరింది. అతని అటామిక్ ఓసిలేటర్ అమ్మోనియాపై పని చేసి, దానికి అనుగుణంగా లోపాన్ని అందించింది ఉత్తమ ఉదాహరణలుక్వార్ట్జ్ రెసొనేటర్లు. 1949లో, సాధారణ ప్రజలకు అమ్మోనియా అటామిక్ క్లాక్ ప్రదర్శించబడింది. మధ్యస్థమైన ఖచ్చితత్వం ఉన్నప్పటికీ, వారు భవిష్యత్ తరాల పరమాణు క్రోనోగ్రాఫ్‌ల ప్రాథమిక సూత్రాలను అమలు చేశారు.

లూయిస్ ఎస్సెన్ పొందిన సీసియం అణు గడియారం యొక్క నమూనా 1 * 10 -9 యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని అందించింది, అయితే ప్రతిధ్వని వెడల్పు 340 హెర్ట్జ్ మాత్రమే.

కొంచెం తరువాత, ప్రొఫెసర్ హార్వర్డ్ విశ్వవిద్యాలయంనార్మన్ రామ్సే ఇసిడోర్ రబీ ఆలోచనలను మెరుగుపరిచాడు, డాప్లర్ ప్రభావం యొక్క కొలతల ఖచ్చితత్వంపై ప్రభావాన్ని తగ్గించాడు. అతను ఒక పొడవైన హై-ఫ్రీక్వెన్సీ పల్స్ ఉత్తేజపరిచే పరమాణువులకు బదులుగా, ఒకదానికొకటి కొంత దూరంలో వేవ్‌గైడ్ చేతులకు పంపబడిన రెండు చిన్న వాటిని ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించాడు. ఇది ప్రతిధ్వని వెడల్పును తీవ్రంగా తగ్గించడం సాధ్యం చేసింది మరియు వాస్తవానికి తయారు చేయబడింది సాధ్యం సృష్టిఅటామిక్ ఓసిలేటర్లు, వాటి క్వార్ట్జ్ పూర్వీకుల కంటే ఖచ్చితత్వంలో అధిక పరిమాణంలో ఉండే క్రమం.

గత శతాబ్దం యాభైలలో, నేషనల్ నార్మన్ రామ్సే ప్రతిపాదించిన పథకం ఆధారంగా భౌతిక ప్రయోగశాల(గ్రేట్ బ్రిటన్) ఆమె ఉద్యోగి లూయిస్ ఎస్సెన్ గతంలో రబీ ప్రతిపాదించిన సీసియం ఐసోటోప్ 133 Cs ఆధారంగా అటామిక్ ఓసిలేటర్‌పై పనిచేశారు. సీసియం అనుకోకుండా ఎంపిక చేయబడలేదు.

సీసియం-133 ఐసోటోప్ పరమాణువుల హైపర్‌ఫైన్ ట్రాన్సిషన్ స్థాయిల పథకం

సమూహానికి చెందినది క్షార లోహాలుసీసియం పరమాణువులు శక్తి స్థాయిల మధ్య దూకడానికి చాలా సులభంగా ఉత్తేజితమవుతాయి. ఉదాహరణకు, కాంతి పుంజం సులభంగా పడగొట్టవచ్చు పరమాణు నిర్మాణంసీసియం ఎలక్ట్రాన్ ప్రవాహం. ఈ లక్షణం కారణంగా సీసియం ఫోటోడెటెక్టర్లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

రామ్‌సే వేవ్‌గైడ్ ఆధారంగా క్లాసికల్ సీసియం ఓసిలేటర్ రూపకల్పన

మొదటి అధికారిక సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణం NBS-1

NBS-1 యొక్క సంతతి - NIST-7 ఓసిలేటర్ సీసియం అణువుల పుంజం యొక్క లేజర్ పంపింగ్‌ను ఉపయోగించింది

ఎస్సెన్ ప్రోటోటైప్ నిజమైన ప్రమాణంగా మారడానికి, దానికంటే ఎక్కువ సమయం పట్టింది నాలుగు సంవత్సరాలు. అన్నింటికంటే, అణు గడియారాల యొక్క ఖచ్చితమైన సర్దుబాటు అనేది ఇప్పటికే ఉన్న ఎఫెమెరిస్ సమయ యూనిట్లతో పోల్చడం ద్వారా మాత్రమే సాధ్యమైంది. నాలుగు సంవత్సరాల కాలంలో, US నావల్ అబ్జర్వేటరీ యొక్క విలియం మార్కోవిట్జ్ కనిపెట్టిన ఖచ్చితమైన చంద్ర కెమెరాను ఉపయోగించి భూమి చుట్టూ చంద్రుని భ్రమణాన్ని పరిశీలించడం ద్వారా అటామిక్ ఓసిలేటర్ క్రమాంకనం చేయబడింది.

అణు గడియారాల యొక్క "సర్దుబాటు" 1955 నుండి 1958 వరకు 1955 నుండి 1958 వరకు నిర్వహించబడింది, ఆ తర్వాత పరికరాన్ని NBS అధికారికంగా ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణంగా గుర్తించింది. అంతేకాకుండా, సీసియం అణు గడియారాల యొక్క అపూర్వమైన ఖచ్చితత్వం SI ప్రమాణంలో సమయం యూనిట్‌ను మార్చడానికి NBSని ప్రేరేపించింది. 1958 నుండి, "రెండు హైపర్‌ఫైన్ స్థాయిల మధ్య పరివర్తనకు అనుగుణంగా 9,192,631,770 రేడియేషన్ కాలాల వ్యవధి" అధికారికంగా రెండవదిగా స్వీకరించబడింది. ప్రామాణిక పరిస్థితిఐసోటోప్ సీసియం-133" పరమాణువు.

లూయిస్ ఎస్సెన్ యొక్క పరికరానికి NBS-1 అని పేరు పెట్టారు మరియు ఇది మొదటి సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణంగా పరిగణించబడింది.

తరువాతి ముప్పై సంవత్సరాలలో, NBS-1 యొక్క ఆరు మార్పులు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, వీటిలో తాజాది, లేజర్ ట్రాప్‌లతో అయస్కాంతాలను భర్తీ చేయడం ద్వారా 1993లో సృష్టించబడిన NIST-7, కేవలం అరవై మాత్రమే ప్రతిధ్వనించే వెడల్పుతో 5 * 10 -15 ఖచ్చితత్వాన్ని అందిస్తుంది. - రెండు హెర్ట్జ్.

NBS ఉపయోగించే సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణాల లక్షణాల పోలిక పట్టిక

సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణం	ఆపరేటింగ్ సమయం	సమయం అధికారిక NPFS ప్రమాణంగా పనిచేసింది	ప్రతిధ్వని వెడల్పు	మైక్రోవేవ్ వేవ్‌గైడ్ పొడవు	లోపం విలువ
NBS-1	1952-1962	1959-1960	300 Hz	55 సెం.మీ	1*10 -11
NBS-2	1959-1965	1960-1963	110 Hz	164 సెం.మీ	8*10 -12
NBS-3	1959-1970	1963-1970	48 Hz	366 సెం.మీ	5*10 -13
NBS-4	1965-1990లు	నం	130 Hz	52.4 సెం.మీ	3*10 -13
NBS-5	1966-1974	1972-1974	45 Hz	374 సెం.మీ	2*10 -13
NBS-6	1974-1993	1975-1993	26 Hz	374 సెం.మీ	8*10 -14
NBS-7	1988-2001	1993-1998	62 Hz	155 సెం.మీ	5*10 -15

NBS పరికరాలు స్థిరమైన స్టాండ్‌లు, ఇది వాటిని ఆచరణాత్మకంగా ఉపయోగించే ఓసిలేటర్‌ల కంటే ప్రమాణాలుగా వర్గీకరించడానికి అనుమతిస్తుంది. కానీ పూర్తిగా ఆచరణాత్మక ప్రయోజనాల కోసం, హ్యూలెట్-ప్యాకర్డ్ సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణం యొక్క ప్రయోజనం కోసం పనిచేశారు. 1964 లో, భవిష్యత్ కంప్యూటర్ దిగ్గజం సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణం యొక్క కాంపాక్ట్ వెర్షన్‌ను సృష్టించింది - HP 5060A పరికరం.

NBS ప్రమాణాలను ఉపయోగించి క్రమాంకనం చేయబడింది, HP 5060 ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణాలు సాధారణ రేడియో ర్యాక్‌కి సరిపోతాయి మరియు కలిగి ఉంటాయి వాణిజ్య విజయం. హ్యూలెట్-ప్యాకర్డ్ సెట్ చేసిన సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణానికి ధన్యవాదాలు, అణు గడియారాల యొక్క అపూర్వమైన ఖచ్చితత్వం విస్తృతంగా మారింది.

హ్యూలెట్-ప్యాకర్డ్ 5060A.

ఫలితంగా, శాటిలైట్ టెలివిజన్ మరియు కమ్యూనికేషన్లు వంటివి సాధ్యమయ్యాయి, ప్రపంచ వ్యవస్థలుసమాచార నెట్‌వర్క్‌ల నావిగేషన్ మరియు టైమ్ సింక్రొనైజేషన్ సేవలు. పారిశ్రామికీకరించబడిన అటామిక్ క్రోనోగ్రాఫ్ టెక్నాలజీ కోసం అనేక అప్లికేషన్లు ఉన్నాయి. అదే సమయంలో, హ్యూలెట్-ప్యాకర్డ్ అక్కడ ఆగలేదు మరియు సీసియం ప్రమాణాల నాణ్యత మరియు వాటి బరువు మరియు పరిమాణాలను నిరంతరం మెరుగుపరుస్తుంది.

అణు గడియారాల హ్యూలెట్-ప్యాకర్డ్ కుటుంబం

2005లో, హ్యూలెట్-ప్యాకర్డ్ యొక్క అటామిక్ క్లాక్ డివిజన్ సిమెట్రికామ్‌కు విక్రయించబడింది.

సీసియంతో పాటు, ప్రకృతిలో నిల్వలు చాలా పరిమితం, మరియు వివిధ రకాల డిమాండ్ సాంకేతిక రంగాలుచాలా పెద్దది, రూబిడియం, దీని లక్షణాలు సీసియంకు చాలా దగ్గరగా ఉంటాయి, దాత పదార్థంగా ఉపయోగించబడింది.

అని అనిపించవచ్చు, ఇప్పటికే ఉన్న పథకంఅణు గడియారాలు పరిపూర్ణతకు తీసుకురాబడ్డాయి. ఇంతలో, ఇది ఒక బాధించే లోపాన్ని కలిగి ఉంది, దీని తొలగింపు రెండవ తరం సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణాలలో సాధ్యమైంది, దీనిని సీసియం ఫౌంటైన్లు అని పిలుస్తారు.

సమయం మరియు ఆప్టికల్ మొలాసిస్ యొక్క ఫౌంటైన్లు

సీసియం పరమాణువుల స్థితి యొక్క లేజర్ గుర్తింపును ఉపయోగించే NIST-7 అటామిక్ క్రోనోమీటర్ యొక్క అత్యధిక ఖచ్చితత్వం ఉన్నప్పటికీ, దాని రూపకల్పన సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణాల యొక్క మొదటి సంస్కరణల రూపకల్పనల నుండి ప్రాథమికంగా భిన్నంగా లేదు.

ఈ అన్ని పథకాల రూపకల్పన ప్రతికూలత ఏమిటంటే, వేవ్‌గైడ్‌లో కదులుతున్న సీసియం అణువుల పుంజం యొక్క ప్రచార వేగాన్ని నియంత్రించడం ప్రాథమికంగా అసాధ్యం. మరియు ఈ వద్ద సీసియం అణువుల కదలిక వేగం వాస్తవం ఉన్నప్పటికీ గది ఉష్ణోగ్రత- సెకనుకు వంద మీటర్లు. అతిశీఘ్రంగా.

అందుకే సీసియం ప్రమాణాల యొక్క అన్ని మార్పులు వేవ్‌గైడ్ పరిమాణం మధ్య సమతుల్యత కోసం అన్వేషణగా ఉంటాయి, ఇది రెండు పాయింట్ల వద్ద వేగవంతమైన సీసియం అణువులను ప్రభావితం చేసే సమయాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఈ ప్రభావం యొక్క ఫలితాలను గుర్తించే ఖచ్చితత్వం. వేవ్‌గైడ్ ఎంత చిన్నదైతే, సీరియల్ చేయడం అంత కష్టం విద్యుదయస్కాంత పప్పులు, అదే అణువులను ప్రభావితం చేస్తుంది.

సీసియం పరమాణువుల వేగాన్ని తగ్గించే మార్గాన్ని మనం కనుగొంటే? సరిగ్గా ఈ ఆలోచనే మసాచుసెట్స్ విద్యార్థిని ఆందోళనకు గురి చేసింది ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీజెరోల్డ్ జకారియస్, గత శతాబ్దపు నలభైల చివరలో పరమాణువుల ప్రవర్తనపై గురుత్వాకర్షణ ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేశారు. తరువాత, సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ స్టాండర్డ్ అటోమిక్రాన్ యొక్క వేరియంట్ అభివృద్ధిలో పాల్గొన్న జకారియస్ సీసియం ఫౌంటెన్ ఆలోచనను ప్రతిపాదించాడు - సీసియం అణువుల వేగాన్ని సెకనుకు ఒక సెంటీమీటర్‌కు తగ్గించడానికి మరియు డబుల్ ఆర్మ్డ్ వేవ్‌గైడ్‌ను వదిలించుకోవడానికి ఒక పద్ధతి. సాంప్రదాయ పరమాణు ఆసిలేటర్లు.

జకారియస్ ఆలోచన చాలా సులభం. మీరు ఓసిలేటర్ లోపల సీసియం అణువులను నిలువుగా కాల్చినట్లయితే? అప్పుడు అదే పరమాణువులు రెండుసార్లు డిటెక్టర్ గుండా వెళతాయి: ఒకసారి పైకి ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు, మరియు మళ్లీ క్రిందికి, అవి గురుత్వాకర్షణ ప్రభావంతో పరుగెత్తుతాయి. ఈ సందర్భంలో, అణువుల క్రిందికి కదలిక వాటి టేకాఫ్ కంటే చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఫౌంటెన్‌లో వారి ప్రయాణంలో అవి శక్తిని కోల్పోతాయి. దురదృష్టవశాత్తు, గత శతాబ్దపు యాభైలలో, జకారియస్ తన ఆలోచనలను గ్రహించలేకపోయాడు. ఆయన లో ప్రయోగాత్మక సౌకర్యాలుపైకి కదులుతున్న పరమాణువులు క్రిందికి పడే వాటితో సంకర్షణ చెందుతాయి, ఇది గుర్తించే ఖచ్చితత్వాన్ని గందరగోళపరిచింది.

జకారియస్ ఆలోచన ఎనభైలలో మాత్రమే తిరిగి వచ్చింది. స్టీవెన్ చు నేతృత్వంలోని స్టాన్‌ఫోర్డ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని శాస్త్రవేత్తలు, వారు "ఆప్టికల్ మొలాసిస్" అని పిలిచే పద్ధతిని ఉపయోగించి జకారియస్ ఫౌంటెన్‌ను గ్రహించడానికి ఒక మార్గాన్ని కనుగొన్నారు.

చు సీసియం ఫౌంటెన్‌లో, సీసియం పరమాణువుల మేఘం పైకి కాల్చివేయబడిన మూడు జతల కౌంటర్-డైరెక్టెడ్ లేజర్‌ల వ్యవస్థ ద్వారా ముందుగా చల్లబరుస్తుంది, ఇవి సీసియం పరమాణువుల ఆప్టికల్ రెసొనెన్స్‌కు దిగువన ప్రతిధ్వనించే ఫ్రీక్వెన్సీని కలిగి ఉంటాయి.

ఆప్టికల్ మొలాసిస్‌తో సీసియం ఫౌంటెన్ యొక్క పథకం.

లేజర్-కూల్డ్ సీసియం అణువులు మొలాసిస్ ద్వారా నెమ్మదిగా కదలడం ప్రారంభిస్తాయి. వాటి వేగం పడిపోతుంది మూడు మీటర్లుసెకనుకు. అణువుల వేగాన్ని తగ్గించడం పరిశోధకులకు స్థితులను మరింత ఖచ్చితంగా గుర్తించే అవకాశాన్ని ఇస్తుంది (వంద వేగంతో కదులుతున్న కారు కంటే గంటకు ఒక కిలోమీటరు వేగంతో కారు యొక్క లైసెన్స్ ప్లేట్లు చూడటం చాలా సులభం అని మీరు అంగీకరించాలి. గంటకు కిలోమీటర్లు).

చల్లబడిన సీసియం అణువుల బంతి ఒక మీటరు పైకి ప్రయోగించబడుతుంది, మార్గం వెంట వేవ్‌గైడ్‌ను దాటుతుంది, దీని ద్వారా అణువులు ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రానికి బహిర్గతమవుతాయి. మరియు సిస్టమ్ యొక్క డిటెక్టర్ మొదటిసారిగా అణువుల స్థితిలో మార్పును నమోదు చేస్తుంది. "పైకప్పు" చేరుకున్న తరువాత, చల్లబడిన అణువులు గురుత్వాకర్షణ కారణంగా పడటం ప్రారంభిస్తాయి మరియు రెండవసారి వేవ్‌గైడ్ గుండా వెళతాయి. తిరిగి వెళ్లేటప్పుడు, డిటెక్టర్ మళ్లీ వారి పరిస్థితిని నమోదు చేస్తుంది. అణువులు చాలా నెమ్మదిగా కదులుతాయి కాబట్టి, చాలా దట్టమైన మేఘం రూపంలో వాటి విమానాన్ని నియంత్రించడం సులభం, అంటే ఫౌంటెన్‌లో అణువులు ఒకే సమయంలో పైకి క్రిందికి ఎగురుతూ ఉండవు.

చు యొక్క సీసియం ఫౌంటెన్ సౌకర్యాన్ని 1998లో NBS ఒక ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణంగా స్వీకరించింది మరియు NIST-F1 అని పేరు పెట్టబడింది. దీని లోపం 4 * 10 -16, అంటే దాని ముందున్న NIST-7 కంటే NIST-F1 మరింత ఖచ్చితమైనది.

నిజానికి, సీసియం పరమాణువుల స్థితిని కొలిచేందుకు NIST-F1 ఖచ్చితత్వ పరిమితిని చేరుకుంది. కానీ శాస్త్రవేత్తలు ఈ విజయంతో ఆగలేదు. అణు గడియారాల ఆపరేషన్‌లో బ్లాక్ బాడీ రేడియేషన్ ప్రవేశపెట్టే లోపాన్ని తొలగించాలని వారు నిర్ణయించుకున్నారు - సీసియం అణువుల పరస్పర చర్య ఫలితంగా అవి కదిలే ఇన్‌స్టాలేషన్ యొక్క శరీరం యొక్క థర్మల్ రేడియేషన్. కొత్త NIST-F2 అటామిక్ క్రోనోగ్రాఫ్ క్రయోజెనిక్ చాంబర్‌లో సీసియం ఫౌంటెన్‌ను ఉంచింది, బ్లాక్ బాడీ రేడియేషన్‌ను దాదాపు సున్నాకి తగ్గించింది. NIST-F2 లోపం నమ్మశక్యం కాని 3*10 -17.

సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రామాణిక ఎంపికల లోపం తగ్గింపు గ్రాఫ్

ప్రస్తుతం, సీసియం ఫౌంటైన్‌లపై ఆధారపడిన అణు గడియారాలు మానవాళికి అత్యంత ఖచ్చితమైన సమయ ప్రమాణాన్ని అందిస్తాయి, దీనికి సంబంధించి మన సాంకేతిక నాగరికత యొక్క పల్స్ కొట్టుకుంటుంది. ఇంజనీరింగ్ ఉపాయాలకు ధన్యవాదాలు, NIST-F1 మరియు NIST-F2 యొక్క స్థిర సంస్కరణల్లో సీసియం అణువులను చల్లబరిచే పల్సెడ్ హైడ్రోజన్ మేజర్‌లు మాగ్నెటో-ఆప్టికల్ సిస్టమ్‌తో కలిసి పనిచేసే సాంప్రదాయ లేజర్ పుంజంతో భర్తీ చేయబడ్డాయి. ఇది కాంపాక్ట్ మరియు చాలా స్థిరమైన నిర్మాణాలను సృష్టించడం సాధ్యం చేసింది. బాహ్య ప్రభావాలుఅంతరిక్ష నౌకలో పని చేయగల NIST-Fx ప్రమాణాల వైవిధ్యాలు. చాలా ఊహాత్మకంగా "ఏరోస్పేస్ కోల్డ్ అటామ్ క్లాక్" అని పిలుస్తారు, ఈ ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణాలు GPS వంటి నావిగేషన్ సిస్టమ్‌ల ఉపగ్రహాలలో ఇన్‌స్టాల్ చేయబడ్డాయి, ఇది మా గాడ్జెట్‌లలో ఉపయోగించే GPS రిసీవర్‌ల కోఆర్డినేట్‌ల యొక్క చాలా ఖచ్చితమైన గణన సమస్యను పరిష్కరించడానికి వారి అద్భుతమైన సమకాలీకరణను నిర్ధారిస్తుంది.

"ఏరోస్పేస్ కోల్డ్ అటామ్ క్లాక్" అని పిలువబడే సీసియం ఫౌంటెన్ అటామిక్ క్లాక్ యొక్క కాంపాక్ట్ వెర్షన్ GPS ఉపగ్రహాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.

రిఫరెన్స్ సమయం యొక్క గణన పది NIST-F2ల యొక్క "సమిష్టి" ద్వారా విభిన్నంగా ఉంటుంది పరిశోధనా కేంద్రాలు, NBSతో సహకరిస్తోంది. ఖచ్చితమైన విలువపరమాణు రెండవ సమిష్టిగా పొందబడుతుంది మరియు తద్వారా వివిధ లోపాలు మరియు మానవ కారకం యొక్క ప్రభావాన్ని తొలగిస్తుంది.

ఏదేమైనా, మన పూర్వీకుల యాంత్రిక తాత గడియారాలలో లోలకం యొక్క కదలికలను మనం ఇప్పుడు చూస్తున్నట్లుగానే, ఒక రోజు సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణాన్ని మన వారసులు సమయాన్ని కొలవడానికి చాలా క్రూడ్ మెకానిజమ్‌గా భావించే అవకాశం ఉంది.

ఇవి సమయాన్ని కొలిచే పరికరాలు, దీని ఆపరేటింగ్ సూత్రం పరమాణు భౌతిక శాస్త్రంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. డిజైన్‌లో ఉపయోగించే రసాయన మూలకాల లక్షణాల కారణంగా, ఈ గడియారాల లోపం తక్కువగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, థోరియం-229పై ఆధారపడిన పరికరాలు దాదాపు 14 బిలియన్ సంవత్సరాలలో సెకనులో పదవ వంతు వెనుకబడి ఉంటాయి.

పరమాణు గడియారాలు ఎలా పని చేస్తాయి?

క్వార్ట్జ్ వాచ్‌లో రెండవది క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్ యొక్క కంపనాల సంఖ్యను నిర్ణయించడానికి రిఫరెన్స్ ఫ్రీక్వెన్సీ అయితే, అటామిక్ వాచ్‌లో కొన్ని రసాయన మూలకాల అణువులలో ఒక శక్తి స్థాయి నుండి మరొక శక్తికి ఎలక్ట్రాన్ పరివర్తనల ఫ్రీక్వెన్సీగా పరిగణించబడుతుంది. .

1 - ఎలక్ట్రానిక్ భాగం(చిప్)

2 - అణు మూలం

3 - ఫోటోడెటెక్టర్

4 - ఎగువ హీటర్

5 - ప్రతిధ్వని సెల్

6 - వేవ్ ప్లేట్

7 - దిగువ హీటర్

8 - నిలువు ఉద్గార లేజర్

ఇక్కడ పాయింట్ ఉంది: అణువులకు ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి. వారికి శక్తి ఉంటుంది. శక్తిని శోషించేటప్పుడు లేదా విడుదల చేస్తున్నప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్లు ఒక శక్తి స్థాయి నుండి మరొక స్థాయికి దూకడం, విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను గ్రహించడం లేదా విడుదల చేయడం, దీని ఫ్రీక్వెన్సీ ఎల్లప్పుడూ ఒకే విధంగా ఉంటుంది. ఈ దృగ్విషయాన్ని నియంత్రించవచ్చు: ఒక అణువు బహిర్గతం అయినప్పుడు మైక్రోవేవ్ రేడియేషన్, ఇది నిర్దిష్ట సంఖ్యలో వైబ్రేషన్‌లతో ప్రతిస్పందిస్తుంది.

సమయ కొలతల యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి ఈ ఆస్తి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ విధంగా, రెండవది 9192631770 రేడియేషన్ సైకిళ్ల వ్యవధి అని గుర్తించబడింది. ఈ ఫ్రీక్వెన్సీ సీసియం-133 అణువు యొక్క రెండు శక్తి స్థాయిల మధ్య పరివర్తనకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. క్వార్ట్జ్ ఓసిలేటర్ యొక్క డోలనం ఫ్రీక్వెన్సీని మూలకం యొక్క పరమాణువుల పరివర్తన ఫ్రీక్వెన్సీతో పోల్చడం ద్వారా, స్వల్పంగా విచలనాలు నమోదు చేయబడతాయి. విచలనాలు ఉంటే, క్వార్ట్జ్ వైబ్రేషన్‌లు సర్దుబాటు చేయబడతాయి.

అణు గడియారాలలో ఉపయోగించే పదార్థం సీసియం మాత్రమే కాదు. మరింత అందించగల రసాయన మూలకాలపై ఆధారపడిన పరికరాలు కనిపిస్తాయి ఎక్కువ ఖచ్చితత్వంపురోగతి: ytterbium, థోరియం-229, స్ట్రోంటియం.

పరమాణు గడియారాలు ఎందుకు ఖచ్చితమైనవి?

రసాయన మూలకం యొక్క వైబ్రేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఒకే విధంగా ఉంటుంది మరియు ఇది లోపం యొక్క సంభావ్యతను తగ్గిస్తుంది. అదనంగా, క్వార్ట్జ్ స్ఫటికం వలె కాకుండా, పరమాణువులు అరిగిపోవు లేదా వాటిని కోల్పోవు రసాయన లక్షణాలుసమయముతోపాటు.

పరమాణు గడియారాలకు ఇతర పేర్లు: క్వాంటం, మాలిక్యులర్.

ముందుగా, మానవజాతి గడియారాలను ప్రోగ్రామ్-సమయ నియంత్రణ సాధనంగా ఉపయోగిస్తుంది.

రెండవది, ఈ రోజుల్లో సమయాన్ని కొలవడం చాలా ఎక్కువ ఖచ్చితమైన వీక్షణఅన్ని కొలతలు నిర్వహించబడ్డాయి: సమయం కొలత యొక్క ఖచ్చితత్వం ఇప్పుడు 1·10-11% లేదా 300 వేల సంవత్సరాలలో 1 సె యొక్క క్రమం యొక్క అద్భుతమైన లోపం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

మరియు మేము అలాంటి ఖచ్చితత్వాన్ని సాధించాము ఆధునిక ప్రజలువారు ఉపయోగించడం ప్రారంభించినప్పుడు పరమాణువులు, ఇది, వారి డోలనాల ఫలితంగా, పరమాణు గడియారం యొక్క నియంత్రకం. సీసియం పరమాణువులు మనకు అవసరమైన (+) మరియు (-) రెండు శక్తి స్థితులలో ఉన్నాయి. పరమాణువులు (+) స్థితి నుండి (-) స్థితికి మారినప్పుడు 9,192,631,770 హెర్ట్జ్ ఫ్రీక్వెన్సీతో విద్యుదయస్కాంత వికిరణం ఉత్పత్తి అవుతుంది, ఇది ఖచ్చితమైన, స్థిరమైన ఆవర్తన ప్రక్రియను సృష్టిస్తుంది - అటామిక్ క్లాక్ కోడ్ యొక్క నియంత్రకం.

పరమాణు గడియారాలు ఖచ్చితంగా పనిచేయాలంటే, సీసియం కొలిమిలో ఆవిరైపోవాలి, ఈ ప్రక్రియ దాని అణువులను విడుదల చేస్తుంది. ఓవెన్ వెనుక ఒక సార్టింగ్ అయస్కాంతం ఉంది నిర్గమాంశపరమాణువులు (+) స్థితిలో, మరియు దానిలో, మైక్రోవేవ్ ఫీల్డ్‌లో వికిరణం కారణంగా, అణువులు (-) స్థితికి వెళతాయి. రెండవ అయస్కాంతం స్థితిని (+) నుండి (-) స్వీకరించే పరికరంలోకి మార్చిన పరమాణువులను నిర్దేశిస్తుంది. మైక్రోవేవ్ ఉద్గారిణి యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ 9,192,631,770 హెర్ట్జ్ యొక్క సీసియం వైబ్రేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీతో సరిగ్గా సరిపోలితేనే వాటి స్థితిని మార్చుకున్న అనేక పరమాణువులు పొందబడతాయి. లేకపోతే, స్వీకరించే పరికరంలో అణువుల సంఖ్య (-) తగ్గుతుంది.

పరికరాలు నిరంతరం 9,192,631,770 హెర్ట్జ్ యొక్క స్థిరమైన ఫ్రీక్వెన్సీని పర్యవేక్షిస్తాయి మరియు నియంత్రిస్తాయి. దీని అర్థం వాచ్ డిజైనర్ల కల నిజమైంది, ఖచ్చితంగా స్థిరమైన ఆవర్తన ప్రక్రియ కనుగొనబడింది: 9,192,631,770 హెర్ట్జ్ ఫ్రీక్వెన్సీ, ఇది అణు గడియారాల కోర్సును నియంత్రిస్తుంది.

నేడు, అంతర్జాతీయ ఒప్పందం ఫలితంగా, ఒక సెకను అనేది రెండు హైపర్‌ఫైన్‌ల మధ్య పరివర్తనకు అనుగుణంగా 9,192,631,770తో గుణించబడిన రేడియేషన్ కాలంగా నిర్వచించబడింది. నిర్మాణ స్థాయిలుసీసియం అణువు యొక్క భూమి స్థితి (సీసియం-133 ఐసోటోప్).

ఖచ్చితమైన సమయాన్ని కొలవడానికి, మీరు కాల్షియం, రూబీడియం, సీసియం, స్ట్రోంటియం, హైడ్రోజన్ అణువులు, అయోడిన్, మీథేన్ మొదలైన పరమాణువులు వంటి ఇతర అణువులు మరియు అణువుల కంపనాలను కూడా ఉపయోగించవచ్చు. అయితే, సీసియం అణువు యొక్క రేడియేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీగా గుర్తించబడుతుంది. ప్రమాణం. వివిధ పరమాణువుల కంపనాలను ప్రామాణిక (సీసియం)తో పోల్చడానికి, టైటానియం-నీలమణి లేజర్ సృష్టించబడింది, ఇది 400 నుండి 1000 nm పరిధిలో విస్తృత శ్రేణి ఫ్రీక్వెన్సీలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

క్వార్ట్జ్ మరియు పరమాణు గడియారాల మొదటి సృష్టికర్త ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త- ప్రయోగికుడు ఎస్సెన్ లూయిస్ (1908-1997). 1955లో, అతను సీసియం పరమాణువుల పుంజాన్ని ఉపయోగించి మొదటి అటామిక్ ఫ్రీక్వెన్సీ (సమయం) ప్రమాణాన్ని సృష్టించాడు. ఈ పని ఫలితంగా, 3 సంవత్సరాల తరువాత (1958) అటామిక్ ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణం ఆధారంగా సమయ సేవ తలెత్తింది.

USSR లో, విద్యావేత్త నికోలాయ్ జెన్నాడివిచ్ బసోవ్ అణు గడియారాన్ని రూపొందించడానికి తన ఆలోచనలను ముందుకు తెచ్చాడు.

కాబట్టి, అణు గడియారం,ఒకటి ఖచ్చితమైన రకాలుగడియారం - సమయాన్ని కొలిచే పరికరం, ఇక్కడ లోలకం ఉపయోగించబడుతుంది సహజ కంపనాలుఅణువులు లేదా అణువులు. అణు గడియారాల స్థిరత్వం అన్నింటిలో ఉత్తమమైనది ఇప్పటికే ఉన్న రకాలుగంటలు, ఇది డిపాజిట్ అత్యధిక ఖచ్చితత్వం. అటామిక్ క్లాక్ జనరేటర్ సాంప్రదాయ గడియారాల వలె కాకుండా సెకనుకు 32,768 కంటే ఎక్కువ పప్పులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అణు కంపనాలు గాలి ఉష్ణోగ్రత, కంపనాలు, తేమ మరియు అనేక ఇతర బాహ్య కారకాలపై ఆధారపడి ఉండవు.

IN ఆధునిక ప్రపంచం, నావిగేషన్ అసాధ్యం అయినప్పుడు, అణు గడియారాలు అనివార్య సహాయకులుగా మారాయి. వారు స్థానాన్ని గుర్తించగలరు అంతరిక్ష నౌక, ఉపగ్రహం, బాలిస్టిక్ క్షిపణి, విమానం, జలాంతర్గామి, కారు ఉపగ్రహ కమ్యూనికేషన్ ద్వారా స్వయంచాలకంగా.

ఈ విధంగా, గత 50 సంవత్సరాలుగా, పరమాణు గడియారాలు లేదా సీసియం గడియారాలు అత్యంత ఖచ్చితమైనవిగా పరిగణించబడుతున్నాయి. అవి చాలా కాలంగా సమయ సేవల ద్వారా ఉపయోగించబడుతున్నాయి మరియు కొన్ని రేడియో స్టేషన్ల ద్వారా సమయ సంకేతాలు కూడా ప్రసారం చేయబడతాయి.

అటామిక్ క్లాక్ పరికరం 3 భాగాలను కలిగి ఉంటుంది:

క్వాంటం వివక్షత,

క్వార్ట్జ్ ఓసిలేటర్,

ఎలక్ట్రానిక్స్ కాంప్లెక్స్.

క్వార్ట్జ్ ఓసిలేటర్ ఫ్రీక్వెన్సీని (5 లేదా 10 MHz) ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఓసిలేటర్ అనేది ఒక RC రేడియో జనరేటర్, ఇది క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్ యొక్క పైజోఎలెక్ట్రిక్ మోడ్‌లను ప్రతిధ్వని మూలకం వలె ఉపయోగిస్తుంది, ఇక్కడ స్థితి (+) నుండి (-)కి మారిన పరమాణువులు పోల్చబడతాయి. స్థిరత్వాన్ని పెంచడానికి, దాని పౌనఃపున్యం నిరంతరం డోలనాలతో పోల్చబడుతుంది. ఒక క్వాంటం డిస్క్రిమినేటర్ (అణువులు లేదా అణువులు) . డోలనంలో వ్యత్యాసం సంభవించినప్పుడు, ఎలక్ట్రానిక్స్ క్వార్ట్జ్ ఓసిలేటర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని సున్నాకి సర్దుబాటు చేస్తుంది, తద్వారా వాచ్ యొక్క స్థిరత్వం మరియు ఖచ్చితత్వాన్ని కావలసిన స్థాయికి పెంచుతుంది.

ఆధునిక ప్రపంచంలో, ప్రపంచంలోని ఏ దేశంలోనైనా అణు గడియారాలను తయారు చేయవచ్చు రోజువారీ జీవితంలో. అవి పరిమాణంలో చాలా చిన్నవి మరియు అందంగా ఉంటాయి. తాజా కొత్త అణు గడియారం పరిమాణం అంతకన్నా ఎక్కువ కాదు అగ్గిపెట్టెమరియు వారి తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం - 1 వాట్ కంటే తక్కువ. మరియు ఇది పరిమితి కాదు, బహుశా భవిష్యత్తులో సాంకేతిక పురోగతిచేరుతుంది మొబైల్ ఫోన్లు. ఈ సమయంలో, నావిగేషన్ ఖచ్చితత్వాన్ని అనేక రెట్లు పెంచడానికి కాంపాక్ట్ అటామిక్ క్లాక్‌లు వ్యూహాత్మక క్షిపణులపై మాత్రమే వ్యవస్థాపించబడ్డాయి.

నేడు, ప్రతి రుచి మరియు బడ్జెట్ కోసం పురుషులు మరియు మహిళల అటామిక్ గడియారాలు ఆన్లైన్ స్టోర్లలో కొనుగోలు చేయవచ్చు.

2011లో, ప్రపంచంలోనే అతి చిన్న అణు గడియారాన్ని సిమెట్రికామ్ మరియు శాండియా నేషనల్ లాబొరేటరీస్ నిపుణులు రూపొందించారు. ఈ వాచ్ వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులో ఉన్న మునుపటి సంస్కరణల కంటే 100 రెట్లు ఎక్కువ కాంపాక్ట్‌గా ఉంది. అటామిక్ క్రోనోమీటర్ పరిమాణం అగ్గిపెట్టె కంటే పెద్దది కాదు. ఆపరేట్ చేయడానికి, దీనికి 100 mW శక్తి మాత్రమే అవసరం - ఇది దాని పూర్వీకులతో పోలిస్తే 100 రెట్లు తక్కువ.

ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ణయించే సూత్రంపై పనిచేసే యంత్రాంగాన్ని స్ప్రింగ్‌లు మరియు గేర్‌లకు బదులుగా ఇన్‌స్టాల్ చేయడం ద్వారా వాచ్ పరిమాణాన్ని తగ్గించడం సాధ్యమైంది. విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు, అతితక్కువ శక్తి యొక్క లేజర్ పుంజం ప్రభావంతో సీసియం అణువులచే విడుదల చేయబడుతుంది.

ఇటువంటి గడియారాలు నావిగేషన్‌లో, అలాగే మైనర్లు, డైవర్ల పనిలో ఉపయోగించబడతాయి, ఇక్కడ ఉపరితలంపై సహోద్యోగులతో సమయాన్ని ఖచ్చితంగా సమకాలీకరించడం అవసరం, అలాగే ఖచ్చితమైన సమయ సేవలు, ఎందుకంటే అణు గడియారాల లోపం 0.000001 భిన్నాల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. రోజుకు ఒక సెకను. రికార్డ్ స్మాల్ అటామిక్ క్లాక్ సిమెట్రికామ్ ధర సుమారు $1,500.

ప్రతి 300 మిలియన్ సంవత్సరాలకు ఒక సెకను పొరపాటు చేసే అత్యంత ఖచ్చితమైన పరమాణు గడియారాలు. ప్రతి వంద మిలియన్ సంవత్సరాలకు ఒక సెకను లోపం ఉన్న పాత మోడల్‌ను భర్తీ చేసిన ఈ గడియారం ఇప్పుడు అమెరికన్ సివిల్ టైమ్‌కి ప్రమాణాన్ని సెట్ చేస్తుంది. Lenta.ru అణు గడియారాల సృష్టి చరిత్రను గుర్తుకు తెచ్చుకోవాలని నిర్ణయించుకుంది.

మొదటి అణువు

గడియారాన్ని సృష్టించడానికి, ఏదైనా ఆవర్తన ప్రక్రియను ఉపయోగించడం సరిపోతుంది. మరియు సమయాన్ని కొలిచే సాధనాలు కనిపించిన చరిత్ర పాక్షికంగా కొత్త శక్తి వనరులు లేదా కొత్త వాటి ఆవిర్భావం యొక్క చరిత్ర. ఆసిలేటరీ వ్యవస్థలు, గడియారాలలో ఉపయోగిస్తారు. అత్యంత సాధారణ వాచ్బహుశా సౌరశక్తి కావచ్చు: వాటి ఆపరేషన్ కోసం, సూర్యుడు మరియు నీడను కలిగించే వస్తువు మాత్రమే అవసరం. సమయాన్ని నిర్ణయించే ఈ పద్ధతి యొక్క ప్రతికూలతలు స్పష్టంగా ఉన్నాయి. నీరు మరియు గంట గ్లాస్కూడా మెరుగైనవి కావు: అవి సాపేక్షంగా తక్కువ వ్యవధిని కొలిచేందుకు మాత్రమే అనుకూలంగా ఉంటాయి.

అతి ప్రాచీనమైనది యాంత్రిక గడియారాలు 1901లో ఏజియన్ సముద్రంలో మునిగిపోయిన ఓడలో ఆంటికిథెరా ద్వీపం సమీపంలో కనుగొనబడ్డాయి. అవి 33 నుండి 18 బై 10 సెంటీమీటర్ల కొలిచే ఒక చెక్క కేస్‌లో సుమారు 30 కాంస్య గేర్‌లను కలిగి ఉంటాయి మరియు దాదాపు వందవ సంవత్సరం BC నాటివి.

దాదాపు రెండు వేల సంవత్సరాలుగా, యాంత్రిక గడియారాలు అత్యంత ఖచ్చితమైనవి మరియు నమ్మదగినవి. 1657లో క్రిస్టియన్ హ్యూజెన్స్ యొక్క క్లాసిక్ వర్క్ కనిపించింది లోలకం గడియారం” (“హోరోలోజియం ఓసిలేటోరియం, సివ్ డి మోటు పెండ్యులోరమ్ యాన్ హోరోలోజియా ఆప్టాటో డెమోన్‌స్ట్రేషన్స్ జియోమెట్రికా”) లోలకంతో ఒక డోలనం చేసే వ్యవస్థగా సమయాన్ని ఉంచే పరికరం యొక్క వివరణతో, బహుశా ఈ రకమైన యాంత్రిక పరికరాల అభివృద్ధి చరిత్రలో అపోజీ కావచ్చు.

అయినప్పటికీ, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు మరియు నావికులు ఇప్పటికీ వారి స్థానాన్ని మరియు ఖచ్చితమైన సమయాన్ని నిర్ణయించడానికి నక్షత్రాల ఆకాశం మరియు మ్యాప్‌లను ఉపయోగిస్తున్నారు. మొదటి ఎలక్ట్రిక్ గడియారాన్ని 1814లో ఫ్రాన్సిస్ రోనాల్డ్స్ కనుగొన్నారు. అయినప్పటికీ, ఉష్ణోగ్రత మార్పులకు సున్నితత్వం కారణంగా అటువంటి మొదటి పరికరం సరికాదు.

గడియారాల యొక్క తదుపరి చరిత్ర పరికరాలలో వివిధ డోలనం వ్యవస్థలను ఉపయోగించడంతో అనుసంధానించబడి ఉంది. బెల్ ల్యాబ్స్ ఉద్యోగులచే 1927లో ప్రవేశపెట్టబడింది క్వార్ట్జ్ వాచ్క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్ యొక్క పైజోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలను ఉపయోగించారు: బహిర్గతం అయినప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహంక్రిస్టల్ కుంచించుకుపోవడం ప్రారంభమవుతుంది. ఆధునిక క్వార్ట్జ్ క్రోనోమీటర్లు నెలకు 0.3 సెకన్లలోపు ఖచ్చితమైనవిగా ఉంటాయి. అయినప్పటికీ, క్వార్ట్జ్ వృద్ధాప్యానికి గురవుతుంది కాబట్టి, గడియారాలు కాలక్రమేణా తక్కువ ఖచ్చితమైనవిగా మారతాయి.

అభివృద్ధితో పరమాణు భౌతిక శాస్త్రంశాస్త్రవేత్తలు పదార్థం యొక్క కణాలను ఆసిలేటరీ వ్యవస్థలుగా ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించారు. మొదటి అణు గడియారాలు ఇలా కనిపించాయి. సమయాన్ని కొలవడానికి హైడ్రోజన్ యొక్క పరమాణు ప్రకంపనలను ఉపయోగించే అవకాశం గురించి 1879లో ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త లార్డ్ కెల్విన్ ప్రతిపాదించారు, అయితే 20వ శతాబ్దం మధ్య నాటికి మాత్రమే ఇది సాధ్యమైంది.

హుబెర్ట్ వాన్ హెర్కోమెర్ (1907) ద్వారా చిత్రలేఖనం యొక్క పునరుత్పత్తి

1930లలో అమెరికన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తమరియు న్యూక్లియర్ కనుగొన్నారు అయస్కాంత ప్రతిధ్వనిఇసిడోర్ రబీ సీసియం-133తో అణు గడియారంపై పని చేయడం ప్రారంభించాడు, అయితే యుద్ధం ప్రారంభమవడం అతన్ని అలా చేయకుండా నిరోధించింది. 1949 లో యుద్ధం తరువాత, జాతీయ కమిటీ US ప్రమాణాలు, హెరాల్డ్ లియోన్సన్ భాగస్వామ్యంతో, అమ్మోనియా అణువులను ఉపయోగించి మొదటి పరమాణు గడియారాన్ని సృష్టించారు. కానీ మొదటిసారిగా కొలిచే సాధనాలు ఆధునిక అణు గడియారాల వలె ఖచ్చితమైనవి కావు.

సాపేక్షంగా తక్కువ ఖచ్చితత్వం కారణంగా అమ్మోనియా అణువుల పరస్పర చర్య కారణంగా మరియు ఈ పదార్ధం ఉన్న కంటైనర్ యొక్క గోడలతో, అణువుల శక్తి మార్చబడింది మరియు వాటి వర్ణపట రేఖలువెడల్పు చేసింది. ఈ ప్రభావం యాంత్రిక గడియారంలో ఘర్షణకు చాలా పోలి ఉంటుంది.

తరువాత, 1955లో, UK నేషనల్ ఫిజికల్ లాబొరేటరీకి చెందిన లూయిస్ ఎస్సెన్ మొదటి సీసియం-133 అటామిక్ క్లాక్‌ను ప్రవేశపెట్టాడు. ఈ గడియారం మిలియన్ సంవత్సరాలలో ఒక సెకను లోపాన్ని సేకరించింది. పరికరానికి NBS-1 అని పేరు పెట్టారు మరియు సీసియం ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రమాణంగా పరిగణించడం ప్రారంభించారు.

అణు గడియారం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించి వివక్షతతో నియంత్రించబడే క్వార్ట్జ్ ఓసిలేటర్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ఓసిలేటర్ క్వార్ట్జ్ యొక్క పైజోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలను ఉపయోగిస్తుంది, అయితే డిస్క్రిమినేటర్ అణువుల యొక్క శక్తివంతమైన కంపనాలను ఉపయోగిస్తుంది, తద్వారా క్వార్ట్జ్ యొక్క కంపనాలు అణువులు లేదా అణువులలోని వివిధ శక్తి స్థాయిల నుండి వచ్చే సంకేతాల ద్వారా ట్రాక్ చేయబడతాయి. జనరేటర్ మరియు డిస్క్రిమినేటర్ మధ్య అటామిక్ వైబ్రేషన్‌ల ఫ్రీక్వెన్సీకి ట్యూన్ చేయబడిన కాంపెన్సేటర్ ఉంది మరియు దానిని క్రిస్టల్ యొక్క వైబ్రేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీతో పోలుస్తుంది.

గడియారంలో ఉపయోగించే పరమాణువులు తప్పనిసరిగా స్థిరమైన కంపనాలను అందించాలి. విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క ప్రతి ఫ్రీక్వెన్సీకి, అణువులు ఉన్నాయి: కాల్షియం, స్ట్రోంటియం, రూబిడియం, సీసియం, హైడ్రోజన్. లేదా అమ్మోనియా మరియు అయోడిన్ అణువులు కూడా.

సమయ ప్రమాణం

అణు సమయాన్ని కొలిచే సాధనాల ఆగమనంతో, రెండవదాన్ని నిర్ణయించడానికి వాటిని సార్వత్రిక ప్రమాణంగా ఉపయోగించడం సాధ్యమైంది. 1884 నుండి, గ్రీన్విచ్ టైమ్, ప్రపంచ ప్రమాణంగా పరిగణించబడుతుంది, పరమాణు గడియారాల ప్రమాణానికి దారితీసింది. 1967లో, 12వ జనరల్ కాన్ఫరెన్స్ ఆఫ్ వెయిట్స్ అండ్ మెజర్స్ నిర్ణయం ద్వారా, సీసియం-133 పరమాణువు యొక్క గ్రౌండ్ స్టేట్‌లోని రెండు హైపర్‌ఫైన్ స్థాయిల మధ్య పరివర్తనకు అనుగుణంగా ఒక సెకను 9192631770 కాలాల రేడియేషన్ వ్యవధిగా నిర్వచించబడింది. రెండవది ఈ నిర్వచనం ఖగోళ పారామితులపై ఆధారపడి ఉండదు మరియు గ్రహం మీద ఎక్కడైనా పునరుత్పత్తి చేయవచ్చు. అటామిక్ క్లాక్ స్టాండర్డ్‌లో ఉపయోగించే సీసియం-133 మాత్రమే స్థిరమైన ఐసోటోప్సీసియం భూమిపై 100% సమృద్ధిగా ఉంటుంది.

అణు గడియారాలు కూడా ఉపయోగించబడతాయి ఉపగ్రహ వ్యవస్థనావిగేషన్; అవి ఖచ్చితమైన సమయం మరియు ఉపగ్రహ కోఆర్డినేట్‌లను నిర్ణయించడం అవసరం. ఈ విధంగా, ప్రతి GPS ఉపగ్రహం అటువంటి గడియారాల యొక్క నాలుగు సెట్లను కలిగి ఉంటుంది: రెండు రుబిడియం మరియు రెండు సీసియం, ఇవి 50 నానోసెకన్ల సిగ్నల్ ప్రసార ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ధారిస్తాయి. GLONASS వ్యవస్థ యొక్క రష్యన్ ఉపగ్రహాలు కూడా సీసియం మరియు రూబిడియం అటామిక్ టైమ్ కొలిచే పరికరాలతో అమర్చబడి ఉంటాయి మరియు యూరోపియన్ గెలీలియో జియోపొజిషనింగ్ సిస్టమ్ యొక్క ఉపగ్రహాలు హైడ్రోజన్ మరియు రుబిడియంతో అమర్చబడి ఉంటాయి.

ఖచ్చితత్వం హైడ్రోజన్ గడియారం─ అత్యధిక. ఇది 12 గంటల్లో 0.45 నానోసెకన్లు. స్పష్టంగా, గెలీలియో అటువంటి ఖచ్చితమైన గడియారాలను ఉపయోగించడం వల్ల ఈ నావిగేషన్ సిస్టమ్ ఇప్పటికే 2015లో నాయకుడిగా మారుతుంది, కక్ష్యలో దాని 18 ఉపగ్రహాలు ఉంటాయి.

కాంపాక్ట్ అణు గడియారం

హ్యూలెట్-ప్యాకర్డ్ కాంపాక్ట్ అటామిక్ క్లాక్‌ను అభివృద్ధి చేసిన మొదటి కంపెనీగా అవతరించింది. 1964లో, ఆమె పెద్ద సూట్‌కేస్ పరిమాణంలో ఉన్న HP 5060A సీసియం పరికరాన్ని రూపొందించింది. కంపెనీ ఈ దిశను అభివృద్ధి చేయడం కొనసాగించింది, అయితే 2005లో ఇది అణు గడియారాలను అభివృద్ధి చేసే తన విభాగాన్ని సిమెట్రికామ్‌కు విక్రయించింది.

2011లో, డ్రేపర్ లాబొరేటరీ మరియు శాండియా నేషనల్ లాబొరేటరీస్‌కు చెందిన నిపుణులు అభివృద్ధి చేశారు మరియు సిమెట్రికామ్ మొదటి సూక్ష్మ అణు గడియారం క్వాంటమ్‌ను విడుదల చేసింది. విడుదల సమయంలో, వాటి ధర సుమారు 15 వేల డాలర్లు, 40 బై 35 బై 11 మిల్లీమీటర్లు మరియు 35 గ్రాముల బరువున్న సీల్డ్ కేసులో ఉంచబడ్డాయి. గడియారం యొక్క విద్యుత్ వినియోగం 120 మిల్లీవాట్ల కంటే తక్కువగా ఉంది. అవి వాస్తవానికి పెంటగాన్ యొక్క ఆర్డర్ ద్వారా అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి మరియు GPS సిస్టమ్‌ల నుండి స్వతంత్రంగా పనిచేసే నావిగేషన్ సిస్టమ్‌లను అందించడానికి ఉద్దేశించబడ్డాయి, ఉదాహరణకు, లోతైన నీరు లేదా భూమి.

ఇప్పటికే 2013 చివరిలో అమెరికన్ కంపెనీబాతీస్ హవాయి మొదటి అటామిక్ చేతి గడియారాన్ని పరిచయం చేసింది. వారు Symmetricom ద్వారా తయారు చేయబడిన SA.45s చిప్‌ను ప్రధాన భాగం వలె ఉపయోగిస్తారు. చిప్ లోపల సీసియం -133 తో క్యాప్సూల్ ఉంది. వాచ్ రూపకల్పనలో ఫోటోసెల్స్ మరియు తక్కువ-పవర్ లేజర్ కూడా ఉన్నాయి. రెండోది సీసియం వాయువు యొక్క వేడిని నిర్ధారిస్తుంది, దీని ఫలితంగా దాని అణువులు ఒక శక్తి స్థాయి నుండి మరొకదానికి వెళ్లడం ప్రారంభిస్తాయి. అటువంటి పరివర్తనను రికార్డ్ చేయడం ద్వారా సమయం యొక్క కొలత ఖచ్చితంగా నిర్వహించబడుతుంది. కొత్త పరికరం ధర సుమారు 12 వేల డాలర్లు.

సూక్ష్మీకరణ, స్వయంప్రతిపత్తి మరియు ఖచ్చితత్వం వైపు పోకడలు సమీప భవిష్యత్తులో అణు గడియారాలను ఉపయోగించే కొత్త పరికరాలు అన్ని ప్రాంతాలలో కనిపిస్తాయి. మానవ జీవితం, మొదలవుతుంది అంతరిక్ష పరిశోధనపై కక్ష్యలో ఉన్న ఉపగ్రహాలుమరియు గది మరియు మణికట్టు వ్యవస్థలలో గృహ అనువర్తనాలకు స్టేషన్లు.