신용: 저작권프리 윌

주간 주파수 표준에 대한 미국

NIST F1,국가의 주요 시간 및 주파수 표준은 세슘 샘 원자 시계 개발에서는 NIST 실험실에서 콜로라도 주 볼더. NIST-F1 은 공식 세계 시간 인 Utc(Coordinated Universal Time)를 정의하는 국제 원자 시계 그룹에 기여합니다. NIST-F1 은 세계에서 가장 정확한 시계 중 하나이기 때문에 UTC 를 이전보다 더 정확하게 만듭니다.

NIST-F1 의 불확실성은 지속적으로 개선되고 있습니다. 2000 년에서 불확실성에 있었 1×10-15 지만,January2013,불확실성 감소되었습에 대한 3×10-16,을 의미하는 것도 얻을 수 없는 두 번째 이상에서 100 만 년! 아래 그래프는 NIST-F1 이 NIST 에 의해 만들어진 이전의 원자 시계와 어떻게 비교되는지를 보여줍니다. 그것은 지금은 약 십 배 더 많은 정확한 보다 NIST-7,세슘 빔 원자 시계는 바로 미국의 주요 시간 및 주파수 표준에서 1993-1999.

기술 Description

NIST F1 으로 불리 분수계를 이용하기 때문에 이 분수처럼 운동의 원자들을 측정하는 주파수와 시간 간격입니다. 먼저,세슘 원자의 가스가 시계의 진공 챔버로 도입된다. 그런 다음 6 개의 적외선 레이저 빔이 챔버의 중심에서 서로 직각으로 향하게됩니다. 레이저는 세슘 원자를 부드럽게 공으로 밀어 넣습니다. 이 공을 만드는 과정에서 레이저는 원자의 움직임을 늦추고 절대 영도 근처의 온도로 냉각시킵니다.

두 개의 수직 레이저를 사용하여 부드럽게 던지 볼이 상승(이하”fountain”활동),그리고 다음의 모든 레이저는 꺼져 있습니다. 이 작은 푸시는 전자 레인지로 채워진 공동을 통해 약 1 미터 높이의 공을 로프트하기에 충분합니다. 중력의 영향으로 공은 전자 레인지 캐비티를 통해 다시 아래로 떨어집니다.

마이크로 웨이브 캐비티를 통해 위아래로 왕복하면 약 1 초 동안 지속됩니다. 여행을하는 동안,원자국 원자의 수 있는 변경되지 않와 상호 작용하는 전자 레인지 신호입니다. 그들의 여행이 끝나면 다른 레이저가 원자를 가리 킵니다. 마이크로파 신호에 의해 원자 상태가 변경된 원자는 빛을 방출합니다(형광으로 알려진 상태). 광자,또는 그들이 방출하는 빛의 작은 패킷은 검출기에 의해 측정됩니다.

이 프로세스가 반복되는 많은 시간 동안 전자레인지 신호에 구멍이 조정하는 다른 주파수. 결국,세슘 원자의 대부분의 상태를 변경하고 형광을 최대화하는 마이크로파 주파수가 발견됩니다. 이 주파수는 세슘 원자의 자연 공명 주파수(9,192,631,770Hz)또는 두 번째를 정의하는 데 사용되는 주파수입니다.

조합의 레이저 냉각 및 샘 디자인할 수 있습 NIST F1 을 관찰하는 세슘 원자 긴 기간 동안,따라서 달성하기 위해 전례 없는 정확성입니다. 전통적인 세슘 시계는 초당 수백 미터로 움직이는 상온 원자를 측정합니다. 원자가 너무 빨리 움직이기 때문에 관측 시간은 몇 밀리 초로 제한됩니다. NIST-F1 은 다른 접근 방식을 사용합니다. 레이저 냉각 방울의 온도는 원자를 몇 만분의 정도 절대 제로 줄어듭니다 그들의 열 속도 몇 센티미터당 두 번째입니다. 레이저 냉각 된 원자는 수직으로 발사되어 마이크로 웨이브 캐비티를 통해 두 번 통과하며,한 번 올라가는 길에 한 번 내려갑니다. 결과는 약 1 초의 관측 시간이며,이는 원자를 땅으로 끌어 당기는 중력의 힘에 의해서만 제한됩니다.추측 할 수 있듯이 관측 시간이 길수록 마이크로파 주파수를 쉽게 조정할 수 있습니다. 마이크로파 주파수의 개선 된 튜닝은 세슘의 공진 주파수의 더 나은 실현 및 제어로 이어진다. 물론 개선 된 주파수 제어는 세계에서 가장 정확한 시계 중 하나 인 것으로 이어집니다.