Ғалымдар уақыт өлшемін өзгертпек

Рисунок2
Жаңа дәуір жаңа уақыт стандартын, жоғары дәлдікті талап етеді. Фото АҚШ-тың Стандарттар мен технологиялар ұлттық институтының nist.gov сайтынан алынды

XX ғасырдың ортасында жасалған цезий сағаты уақыт эталоны қызметін атқарып келеді. Бүгінде оптикалық атомдық сағаттардың жаңа буыны пайда болды. Олар батыстық, ресейлік физикалық зертханаларда жетілдірілуде. РИА Новости агенттігінің материалы ресейлік ғалымдардың жетістіктеріне арналған. Агенттік материалына сілтеме жасай отырып Aikyn.kz жаңа уақыт стандартының маңызын талдайды.

Рисунок3
Ғылыми зертханалар стандарт ретінде стронций немесе иттербий атомдарына негізделген сағаттарды қарастыруда. Фото Getty Images сайтынан алынды

Ғалам жаратылғаннан бері бір тәулік 24 сағатқа, бір сағат 60 минутқа, минут 60 секундқа бөлінген. XX-шы ғасырға дейін 1 секунд сағат маятнигінің бір тербелісіне тең деп алынды.

Жаңа байланыс құралдары, спутниктер мен ғарыш аппараттарының жұмысы, күрделі ғылыми тәжірибелер бұдан да жоғары дәлдікті талап етуде.

Рисунок4
Ғарыш аппараттары мен күрделі ғылыми тәжірибелерге атомдық сағаттар қажет. Айдан Жерге қайту үшін ғарышкерлерге де жоғары дәлдік керек. Фото Getty Images сайтынан алынды

1955 жылы ағылшын физигі Луис Эссен атомдық процестердің ультра-тұрақты мерзімділігі бар екенін көрсетті. Атом оң зарядталған ядроның айналасында тұрақты жиілікте айналатын теріс зарядталған электрондардан тұрады. Айнымалы электромагниттік өріс әсер еткенде электрондар тербеледі. Бұл ауытқуларды бақылауға және секундтарды оларға қарсы тексеруге болады. Атомдық сағаттардың стандарты ретінде Эссен цезийді таңдады.

Жаңа дәуір жаңа уақыт стандарттарын талап етті. Әлемнің әртүрлі зертханаларында оптикалық диапазондағы ауысу жиілігі бар атомдық сағаттардың прототиптері жасалды. Дәлдік кем дегенде екі есеге өсті.

«Цезий атомдарының дәлдігін арттыру іс жүзінде аяқталды. Бұл объективті физикалық себептерге байланысты», – дейді ресейлік Уақыт пен жиілікті өлшеу зертханасының ғылыми қызметкері Виталий Пальчиков.

Рисунок5
Ядролық сағаттар ең заманауи оптикалық атомдық сағаттарға қарағанда дәлірек болады. Фото Getty Images сайтынан алынды

Осы шектеуді болжаған ғылыми зертханалар стандарт ретінде стронций немесе иттербий атомдарына негізделген сағаттарды қарастыруда. Олар рубидий, алюминий және сынаппен де жұмыс істейді. Бұл бағытта ресейлік физиктер түбегейлі басқа схеманы – ядролық сағатты зерттеуді қолға алған. Осыған ұқсас зерттеулер АҚШ-та, Еуропада және Австралияда жүргізілуде, бірақ ресейлік физиктер барынша алға жылжыды. Ал идеяның өзі Ресейде пайда болды. 1976 жылы гамма-спектроскопия алғаш рет өршу энергиясы өте төмен торий-229м изомері бар екенін көрсетті.

Атомды өршіту үшін өту энергиясына сәйкес келетін жарық толқынының жиілігін таңдау керек. Ал торий-229 үшін оның төмендігі сонша, тікелей лазерлік өршіту пайда болады.

Ядролық сағаттар ең заманауи оптикалық атомдық сағаттарға қарағанда дәлірек болады деп күтілуде. Бұл көрсеткішпен бір секундтық қателік 30 миллиард жыл бойы жинақталады, бұл жаратылыс жасынан айтарлықтай асып түседі.

Рисунок6
Атомдық сағаттар спутниктік және жерүсті телекоммуникация жүйелерінде қолданылады. Фото Getty Images сайтынан алынды

Мұндай жоғары дәлдік ғарыш аппараттарының, спутниктердің, баллистикалық зымырандардың, ұшақтардың, суасты қайықтарының, ұшқышсыз көліктердің орнын анықтау үшін қажет. Атомдық сағаттар спутниктік және жерүсті телекоммуникация жүйелерінде, жылжымалы базалық станцияларда, сондай-ақ дәл уақыт сигналдарын тарататын халықаралық және ұлттық стандарттар бюролары мен қызметтерінде қолданылады.

Рисунок7
Халықаралық салмақтар мен өлшемдер бюросы күн сайын спутниктік байланыс арқылы планетаның айналасындағы атомдық сағаттарды тексеріп тұрады. Фото Getty Images сайтынан алынды

Атап айтқанда, Халықаралық салмақтар мен өлшемдер бюросы күн сайын спутниктік байланыс арқылы планетаның айналасындағы атомдық сағаттарды тексере отырып, ғаламдық навигация, спутниктік байланыс, ақпараттық желіні синхрондау қызметтері және геолокациясы бар барлық азаматтық қолданбалар үшін Үйлестірілген әмбебап уақытты (UTC) есептейді.

1997 жылы атом сағаттарының дәлдігін екі ретке арттыратын лазер сәулесінің көмегімен атомдарды салқындату және ұстау әдістерін жасағаны үшін физика бойынша Нобель сыйлығы берілді. Бұл атом сағаттарының ғылыми маңыздылығын көрсетеді. 2001, 2005 және 2012 жылдары берілген Нобель сыйлықтары да атом сағаттары технологиясына және оның дамуына тікелей байланысты ғылыми жаңалықта үшін берілген.

Байқау айқын
Байқау айқын
Aikyn.kz | Бүгінгі жаңалықтар. Әлем және Қазақстан жаңалықтары.