Сегодняшнюю статью мы решили посвятить самым точным часам, которые когда-либо изготавливали швейцарские мастера. Атомный хронометр под названием FOCS-1 был выпущен 10 лет назад и установлен в лаборатории времени и частоты Федерального ведомства по метеорологии METAS в Берне. Часы настолько точны, что если поставить рядом два таких экземпляра и одновременно запустить механизм, расхождение в одну секунду «накопится» только через 30 миллионов лет.
FOCS-1 – одни из пяти атомных часов, которые используются в лаборатории. Учитывая, что швейцарское ведомство сотрудничает с 45 инстанциями по всему миру, всего на долю подобных лабораторий приходится около 250 атомных часов. С помощью этих часов формируется Универсальное координированное время, которое служит точкой отсчета для определения времени в разных часовых поясах.
Если работа механических часов базируется на колебаниях маятника, то в атомных часах за основу хронометража берутся колебания атомов цезия, помещенных в магнитное поле. Цезий взят в качестве эталона хронометрической точности, так как частота колебаний его атомов очень высока и всегда постоянна.
Первые атомные часы были изготовлены в США в 1949 году. Понятно, что точность измерения времени в этих часах была значительно ниже, чем у современных атомных часов. Отчасти это можно объяснить тем, что скорость перемещения атомов цезия очень высока, что затрудняет проведение каких бы то ни было измерений.
В атомных часах последнего поколения, в числе которых и FOCS-1 используется принцип охлаждения атомов цезия до абсолютного нуля (- 273 °C). Скорость перемещения атомов падает с 200 до 6 метров в секунду. Эти «медленные» атомы помещаются в магнитное поле, под действием которого начинают совершать равномерные колебательные движения. Эквивалентом секунды в современной физике принято считать 9 192 631 770 колебаний излучения атома цезия.
Для тех, кому подобная точность измерений покажется занудным педантством, замечу, что существует множество областей жизни, где именно такая скрупулезная точность крайне важна. К примеру, спутниковые навигационные системы или службы точного времени. Радиотелескопы, которые в одно время наблюдают за неким космическим объектом, также нуждаются в обращении к столь точным атомным часам для синхронизации процесса наблюдения.