Стандарт цезия
Цезиевый стандарт — это первичный стандарт частоты, в котором поглощение фотонов переходами между двумя сверхтонкими основными состояниями атомов цезия-133 используется для управления выходной частотой. Первые цезиевые часы были построены Луи Эссеном в 1955 году в Национальной физической лаборатории Великобритании. [1] и пропагандируется во всем мире Гернотом М. Р. Винклером из Военно- морской обсерватории США .
Атомные часы с цезием являются одним из самых точных эталонов времени и частоты и служат основным эталоном для определения секунды в Международной системе единиц (СИ) (современная форма метрической системы ). По определению, излучение, возникающее при переходе между двумя сверхтонкими основными состояниями цезия (в отсутствие внешних воздействий, таких как магнитное поле Земли), имеет частоту Δ ν Cs точно9 192 631 770 Гц . Это значение было выбрано таким образом, чтобы цезиевая секунда равнялась до предела человеческих возможностей измерения в 1960 году, когда она была принята, существующей стандартной эфемеридной секунде , основанной на орбите Земли вокруг Солнца . [2] Поскольку никакое другое измерение, связанное со временем, не было столь точным, эффект изменения был меньше, чем экспериментальная неопределенность всех существующих измерений.
В то время как секунда является единственной базовой единицей , которая явно определяется с точки зрения стандарта цезия, большинство единиц СИ имеют определения, в которых упоминается либо секунда, либо другие единицы, определенные с использованием секунды. Следовательно, каждая основная единица, кроме моля, и каждая названная производная единица, кроме кулона, ома, сименса, вебера, грея, зиверта, радиана и стерадиана, имеют значения, которые неявно определяются свойствами сверхтонкого переходного излучения цезия-133. И из них все, кроме моля, кулона и безразмерных радиана и стерадиана, неявно определяются общими свойствами электромагнитного излучения.
Официальное определение секунды было впервые дано BIPM на 13-й Генеральной конференции по мерам и весам в 1967 году: « Секунда — это продолжительность9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133. «На своем заседании в 1997 году BIPM добавил к предыдущему определению следующую спецификацию: « Это определение относится к атому цезия, находящемуся в состоянии покоя при температуре 0 К » . [3]
BIPM повторно сформулировал это определение на своей 26-й конференции (2018 г.): « Второе определяется путем принятия фиксированного числового значения частоты цезия ∆Cs, невозмущенной частоты сверхтонкого перехода атома цезия 133 в основном состоянии, равным 9 192 631. 770 при выражении в единицах Гц, что равно с– 1 » . [4]
