nadpis VMH

grafika
logo český spolek Horologický
grafika3b
www.orloj.eu
grafika3b
facebook
grafika3b
počitadla
grafika3bValid XHTML 1.0 Transitionalgrafika
grafika 7b


HOME


Novinky


Mapa


Kontakt


Vyhledávání



  

 

 

 


grafika

Atomové hodiny a hodinky

Asi každý slyšel slovní spojení "atomové hodiny. Málokdo už ví, jak vlastně fungují. Často se tak nesprávně označují hodiny které jsou jen dálkově atomovými hodinami řízené nebo synchronizované (vysílač DCF 77, GPS signál, NTP server, ..).  V některých lidech název evokuje dokonce představu jaderného reaktoru či "atomové  bomby". Princip atomových hodin však nemá nic společného s jadernou reakcí. Nejsou radioaktivní. Jak to tedy je?

Atomové hodiny jsou v současné době nejpřesnějším přístrojem, který měří čas. Jsou přesnější než normál odvozený z otáčení Země. Proto také byla změněna definice sekundy. Atomové hodiny, které dříve zabraly celou místnost se dnes vejdou do hodinek. Existuje více typů těchto hodin, ale všechny pracují na stejném principu: využívají přechod elektronů mezi jednotlivými energetickými hladinami v elektronovém obalu atomu. Vzhledem k kvantovému charakteru je k excitaci potřeba přesné množství energie, reprezentované konkrétní vlnovou délkou  "budícího" záření. Excitace je fyzikální proces, při kterém dochází k přechodu energetického stavu atomu, molekuly či iontu na vyšší energetickou hladinu. Základní atomové hodiny byly založeny na atomech cesia. Dnes se používají se i jiné prvky. Na družicích Galileo je čtveřice atomových hodin. Dvoje používají atomy rubidia, dvoje atomy vodíku.

Wikipedie uvádí: Cesiové atomové hodiny fungují na základě zpětnovazební smyčky. Základ tvoří krystalový oscilátor, jehož frekvence je elektronicky řízena. Tento krystalový oscilátor je připojen na vysílač radiových vln, nasměrovaný do komory s atomy cesia v plynné atmosféře. Když dojde ke shodě frekvence oscilátoru s vnitřní rezonanční frekvencí atomů cesia, přejdou tyto do excitovaného stavu. schema atomových hodinK přechodu dochází např. absorpcí přesně dané hodnoty tepla či fotonu. Excitovaná částice se pak nachází v tzv. excitovaném stavu. Excitované atomy reagují odlišně na magnetické pole než neexcitované, a lze je pomocí magnetů detekovat. Dle množství excitovaných atomů je možno ladit frekvenci krystalového oscilátoru, aby se shodovala s rezonanční frekvencí atomů cesia, tj. 9 192 631 770 Hz.Touto frekvencí je nyní definována sekunda.

Na schematu jednoho principu atomových hodin můžeme vidět, že z pece O vylétají atomy původně hluboce podchlazené. Třídícími magnety M jsou vyřazeny atomy již primárně excitované. V dutinovém rezonátoru H přijímají energii z mikrovlnného oscilátoru Q a některé z nich excitují. Druhou řadou třídících magnetů M jsou excitované atomy nasměrovány na detektor A. Podle množství detekovaných atomů upravuje regulátor R frekvenci oscilátoru Q, tak aby souhlasila co nejpřesněji s rezonanční frekvencí atomů a dosáhlo se maxima exitovaných atomů. Tato frekvence je pak výstupem atomových hodin.

Dalším možným principem atomových hodin je tzv. atomová fontána, která využívá vlastností laserového chlazení atomů. Popis činnosti například zde.

DSAC

Odkazy


Atomové hodinky

Londýnská hodinářská firma Hoptroff vyrobila v roce 2013 první hodinky, které fungují na stejném principu jako atomové hodiny. Mezi prestižními výrobci se již hodinky, které jsou řízeny rádiovým signálem z atomových hodin, staly standardem. Model ‚No. 10‘ je jiný. O obsahuje miniaturní hodinový stroj fungující na principu atomových hodin. Jak vysvětlil ředitel společnosti Europa Hoptroff: „Jsme výrobci používající  vysokofrekvenční oscilátor, který používá GPS signál. Může však být obtížné získat signál GPS v centru Londýna. Když jsem jednoho dne navštívil Greenwichskou observatoř, všiml jsem si atomových hodin Hewlett Packard a přemýšlel, jestli bych si mohl koupit něco podobného. Nemohl jsem. Ale místo toho jsem objevil čip Symmetricon a po třech dnech jsem si uvědomil, že bych ho měl opravdu dát do kapesních hodinek....

V první sérii je výroba zaměřena především na sběratele. Hodinky budou používat atomové hodiny v čipu Quantum SA.45s vyvinuté společnosti Symmetricon pro vojenské aplikace v bezpilotních letounech a řízených střelách. Přestože je toto zařízení pouhých 4,1 cm široké a 1,1 cm tlusté, obsahuje cesiový plyn udržovaný při stálé teplotě, laserový a mikrovlnný rezonátor k excitaci atomů cesia. Vlastní podoba na fotografiích. 

hops 3 hops4 ciferní No10

Za zmínku ještě stojí, že pouzdro hodinek s průměrem 82 mm je ze zlata vyrobeno 3D tiskem. Nový majitel musí podepsat dohodu, že čip SA.45s z hodinek nevybere a nepoužije k vojenským účelům. Množství ručkových ukazatelů na ciferníku snad nejde ani spočítat. Cena okolo  £ 50,000.

Petr Král podle uvedených zdrojů


Telefon: 603 502 735, email: info (kyselá ryba) orloj . eu