НИСТ-Ф1
NIST-F1 — это часы с цезиевым фонтаном , разновидность атомных часов , установленные в Национальном институте стандартов и технологий (NIST) в Боулдере , штат Колорадо в США , и служащие основным стандартом времени и частоты . На тестирование и сборку часов потребовалось менее четырех лет, и они были разработаны Стивом Джеффертсом и Доун Микхоф из отдела времени и частоты Лаборатории физических измерений NIST. [1]
Часы заменили NIST-7 , атомные часы с лучом цезия, использовавшиеся с 1993 по 1999 год. NIST-F1 в десять раз точнее, чем NIST-7. На смену ему пришел новый стандарт NIST-F2 , о котором было объявлено в апреле 2014 года. Стандарт NIST-F2 призван быть примерно в три раза более точным, чем стандарт NIST-F1, и есть планы использовать его одновременно со стандартом NIST-F1. Часы F1. [2] Последний вклад NIST-F1 в BIPM TAI был сделан в марте 2016 года. [3]
Измерение частоты
[ редактировать ]Аппарат состоит из оптической патоки, состоящей из встречных лазеров, которые охлаждают и улавливают газ атомов цезия. Попав в ловушку, атомы поднимаются вверх с помощью двух вертикальных лазеров внутри микроволновой камеры. В зависимости от точной частоты микроволн атомы цезия перейдут в возбужденное состояние. При прохождении лазерного луча атомы флуоресцируют ( испускают фотоны). Микроволновая частота, вызывающая максимальную флуоресценцию, используется для определения секунды. [1]
Подобные атомные фонтанные часы с сопоставимой точностью эксплуатируются и другими лабораториями времени и частоты, такими как Парижская обсерватория , Национальная физическая лаборатория (NPL) в Соединенном Королевстве и Физико-технический Бундесанстальт в Германии. [1]
Точность
[ редактировать ]По состоянию на 2013 год погрешность часов составляла около 3,1 × 10. −16 . Ожидается, что он не выиграет и не потеряет ни секунды за более чем 100 миллионов лет. [1]
Оценочная точность
[ редактировать ] оцененной точности об Отчеты различных первичных стандартов частоты и времени публикуются в Интернете Международным бюро мер и весов (BIPM).
В мае 2013 года часы с цезиевым фонтаном NIST-F1 сообщили о B 3,1 u × 10. −16 . Однако этот отчет BIPM и другие недавние отчеты основаны на оценке, датированной 2005 годом. [4] Он использовал модель, разработанную NIST. [5] Некоторые считают, что оценка доплеровских сдвигов частоты, известных как распределенная фаза резонатора, неверна. [6] В недавней оценке NIST-F2 не использовалась модель NIST фазы распределенной полости, использованная для NIST-F1, и, хотя вместо этого NIST-F2 использовал подход, более согласованный с другими стандартами, было показано, что оценка фазы распределенной полости имеет и другие недостатки. . [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д «Атомные часы с цезиевым фонтаном NIST-F1: основной стандарт времени и частоты для Соединенных Штатов» . НИСТ . 26 августа 2009 года . Проверено 2 мая 2011 г.
- ^ Ост, Лаура (3 апреля 2014 г.). «NIST запускает новый стандарт времени США: атомные часы NIST-F2» . Нист . Проверено 2 января 2015 г.
- ^ «BIPM — FTP-сервер Департамента времени» . www.bipm.org . Проверено 18 апреля 2019 г.
- ^ Т.П. Хевнер, С.Р. Джеффертс, Э.А. Донли, Дж.Х. Ширли и Т.Э. Паркер, «NIST-F1: последние улучшения и оценки точности», Metologia, vol. 42 , стр. 411-422, 2005 г.
- ^ С. Р. Джеффертс, Дж. Х. Ширли, Н. Эшби, Э. А. Берт и Г. Дж. Дик, «Степневая зависимость смещений частоты, вызванных фазой распределенного резонатора, в стандартах частоты атомного фонтана», IEEE Trans. по ультразвуку, сегнетоэлектрике и контролю частоты, вып. 52 , стр. 2314-2321, 2004.
- ^ «Комментарий к «Точному стандарту частоты атомного фонтана рубидия», Руоксин Ли и Курт Гиббл, Metrologia 48 , 446-447 (2011).
- ^ Комментарий к «Первой оценке точности NIST-F2», Курт Гиббл, Metrologia 52 , 163, январь 2015 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Атомное время США
- Часы с цезиевым фонтаном NIST-F1
- С.Р. Джеффертс; Дж. Ширли; Т.Э. Паркер; Т.П. Хевнер; Д.М. Микхоф; С. Нельсон; Ф. Леви; Дж. Костанцо; А Де Марки; Р. Друллинджер; Л. Хольберг; В. Д. Ли; Стены Флориды (2002). «Оценка точности NIST F-1» (PDF) . Метрология . 39 (4): 321–336. Бибкод : 2002Метро..39..321J . дои : 10.1088/0026-1394/39/4/1 . S2CID 250794497 . Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2005 г. Проверено 25 ноября 2007 г.