الساعة الذرية



الساعة الذرية هي ساعة تقيس الوقت من خلال رصد التردد الرنيني للذرات. وتعتمد على حقيقة أن الذرات تمتلك مستويات طاقة كمية ، وأن الانتقالات بين هذه المستويات تُحفزها ترددات محددة للغاية من الإشعاع الكهرومغناطيسي . هذه الظاهرة هي أساس تعريف الثانية في النظام الدولي للوحدات (SI) .
أما الوحدة الثانية، التي يرمز لها بالرمز s، فهي وحدة الزمن في النظام الدولي للوحدات. وتُعرَّف بأخذ القيمة العددية الثابتة لتردد السيزيوم.، تردد الانتقال الفائق الدقيق للحالة الأرضية غير المضطربة لذرة السيزيوم-133، ليكون9 192 631 770 عند التعبير عنها بوحدة هرتز، والتي تساوي s −1 .
يرتكز نظام التوقيت الذري العالمي (TAI) على هذا التعريف ، والذي يُدار بواسطة مجموعة من الساعات الذرية حول العالم. أما نظام التوقيت العالمي المنسق (UTC) - وهو أساس التوقيت المدني - فيستخدم الثواني الكبيسة لضمان بقاء التوقيت ضمن ثانية واحدة من دوران الأرض .
تُستخدم دقة ضبط الوقت التي تتمتع بها الساعات الذرية أيضًا في الملاحة عبر شبكات الأقمار الصناعية ، مثل برنامج غاليليو التابع للاتحاد الأوروبي ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) التابع للولايات المتحدة . وتُعد دقة التوقيت في الساعات الذرية بالغة الأهمية، لأن خطأً زمنيًا مقداره نانوثانية واحدة (10⁻⁹ ثانية ) يُعادل خطأً في تحديد الموقع يبلغ حوالي 30 سم عند ضربه بسرعة الضوء .
تعتمد معظم الساعات الذرية المستخدمة اليوم على ذرات (أو أيونات) السيزيوم المبردة إلى ما يقارب الصفر المطلق . فعلى سبيل المثال، تعمل الساعة القياسية الرئيسية في الولايات المتحدة، وهي ساعة نافورة السيزيوم التابعة للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) والمسماة NIST -F2 ، بنسبة خطأ نسبي تبلغ حوالي 10⁻¹⁶ . [ 2 ] [ 3 ]
التطورات الحديثة
في يوليو 2025، أعلن باحثون في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في الولايات المتحدة عن ساعة ذرية ضوئية قياسية تعتمد على أيون ألومنيوم محصور. تحقق هذه الساعة، التي تعمل بتقنية "المنطق الكمي"، دقة نظامية تصل إلى حوالي 19 خانة عشرية، ما يمثل تحسناً بنسبة 41% عن الرقم القياسي السابق، كما أنها أكثر استقراراً بمقدار 2.6 مرة من أي ساعة أيونية أخرى. [ 4 ] [ 5 ]
إعادة تعريف الثاني
أدى التحسن السريع في أداء الساعات الذرية الضوئية إلى دفع مجتمع التوقيت والتردد العالمي إلى الاستعداد لإعادة تعريف محتملة للثانية في النظام الدولي للوحدات. [ 6 ] في يونيو 2025، تم الإعلان عن مقارنة دولية منسقة للساعات الضوئية في ست دول، مما يمثل خطوة هامة نحو وضع معيار عالمي للتوقيت الضوئي. [ 7 ]
التأثير التكنولوجي
تُتيح الساعات الذرية البصرية تطبيقات جديدة: نشر الوقت والتردد بدقة فائقة، وأنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية المحسّنة، والجيوديسيا النسبية (قياس الاختلافات في الجهد الجاذبي عبر معدلات الساعة)، واختبارات الثوابت الأساسية والنسبية العامة. [ 8 ]
تاريخ

اقترح الفيزيائي الاسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل قياس الزمن باستخدام اهتزازات الموجات الضوئية في كتابه "رسالة في الكهرباء والمغناطيسية" عام 1873: "يمكن إيجاد وحدة زمنية أكثر شمولية بأخذ الزمن الدوري لاهتزاز نوع معين من الضوء الذي يمثل طول موجته وحدة الطول." [ 9 ] [ 10 ] جادل ماكسويل بأن هذا سيكون أكثر دقة من دوران الأرض ، الذي يُحدد الثانية الشمسية المتوسطة لحساب الوقت. [ 11 ]
خلال ثلاثينيات القرن العشرين، قام الفيزيائي الأمريكي إيزيدور إسحاق رابي ببناء معدات لساعات تردد الرنين المغناطيسي للحزمة الذرية . [ 12 ] [ 13 ]
تتأثر دقة الساعات الميكانيكية والكهروميكانيكية وساعات الكوارتز بتقلبات درجة الحرارة. وقد أدى ذلك إلى فكرة قياس تردد اهتزازات الذرة لضبط الوقت بدقة أكبر، كما اقترح جيمس كلارك ماكسويل واللورد كلفن وإيزيدور رابي. [ 14 ] وتم تطوير نموذج أولي لقياس التحولات الطورية لجزيء الأمونيا عام 1949. [ 15 ] أما أول ساعة ذرية عملية باستخدام ذرات السيزيوم فقد بُنيت في المختبر الفيزيائي الوطني في المملكة المتحدة عام 1955 [ 16 ] [ 17 ] على يد لويس إيسن بالتعاون مع جاك باري. [ 18 ]

في عام ١٩٤٩، طوّر ألفريد كاستلر وجان بروسيل [ ٢٠ ] تقنية تُعرف باسم الضخ الضوئي لانتقالات مستويات طاقة الإلكترون في الذرات باستخدام الضوء. تُفيد هذه التقنية في توليد إشارات رنين مغناطيسي وامتصاص موجات ميكروية أقوى بكثير. مع ذلك، تسبّب ذلك في أثر جانبي تمثّل في انزياح ضوئي لتردد الرنين. وقد تمكّن كلود كوهين-تانوجي وآخرون من تقليل هذا الانزياح الضوئي إلى مستويات مقبولة.
طوّر رامزي طريقة، تُعرف الآن باسم قياس التداخل رامزي ، للترددات العالية والرنينات الأضيق في المجالات المتذبذبة. استخدم كل من كولسكي وفيبس ورامزي وسيلسبي هذه التقنية في مطيافية الحزمة الجزيئية عام 1950. [ 21 ]
بعد عام 1956، دُرست الساعات الذرية من قبل العديد من المجموعات، مثل المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST، المعروف سابقًا باسم المكتب الوطني للمعايير) في الولايات المتحدة الأمريكية، والمعهد الفيدرالي الألماني للفيزياء والتقنية (PTB)، والمجلس الوطني للبحوث (NRC) في كندا، والمختبر الفيزيائي الوطني في المملكة المتحدة، ومكتب التوقيت الدولي ( بالفرنسية : Bureau International de l'Heure ، ويختصر إلى BIH) في مرصد باريس ، والشركة الوطنية للراديو ، وبوماك، وفاريان ، وهيوليت-باكارد ، وأنظمة التردد والوقت. [ 22 ]
خلال خمسينيات القرن العشرين، باعت شركة الراديو الوطنية أكثر من 50 وحدة من أول ساعة ذرية، وهي ساعة أتوميكرون . [ 23 ] وفي عام 1964، أصدر مهندسو شركة هيوليت-باكارد نموذج 5060 من ساعات السيزيوم المثبتة على رفوف. [ 14 ]
تعريف الثاني
في عام 1968، حدد النظام الدولي للوحدات مدة الثانية على النحو التالي:9192631770 اهتزازًا لتردد الانتقال فائق الدقة للحالة الأرضية غير المضطربة لذرة السيزيوم-133. قبل ذلك ، كان يُعرَّف بوجود31,556,925.9747 ثانية في السنة المدارية 1900. [ 24 ] في عام 1997، أضافت اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس ( CIPM) أن التعريف السابق يشير إلى ذرة سيزيوم ساكنة عند درجة حرارة الصفر المطلق . [ 25 ] : 113 بعد مراجعة النظام الدولي للوحدات (SI) في عام 2019 ، يعتمد تعريف كل وحدة أساسية باستثناء المول ، وكل وحدة مشتقة تقريبًا ، على تعريف الثانية.
يسعى باحثو ضبط الوقت إلى إيجاد مرجع ذري أكثر استقرارًا للثانية، مع خطة لإيجاد تعريف أكثر دقة للثانية مع تحسن الساعات الذرية بناءً على الساعات البصرية أو ثابت ريدبيرج حوالي عام 2030. [ 26 ] [ 27 ]
التطورات في علم القياس والساعات البصرية

أدت التطورات التكنولوجية، مثل الليزر وأمشاط التردد الضوئي في التسعينيات، إلى زيادة دقة الساعات الذرية. [ 28 ] [ 29 ] يُمكّن الليزر من التحكم في انتقالات الحالات الذرية ضمن نطاق بصري، وهو نطاق ذو تردد أعلى بكثير من تردد الموجات الميكروية؛ بينما يقيس مشط التردد الضوئي بدقة عالية هذا التذبذب عالي التردد في الضوء.
حدث أول تقدم يتجاوز دقة ساعات السيزيوم في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) عام 2010، وذلك من خلال عرض ساعة بصرية تعتمد على "المنطق الكمي" وتستخدم أيونات الألومنيوم لتحقيق دقة تبلغ10-17 . [ 30 ] تُعدّ الساعات الضوئية مجالًا بحثيًا نشطًا للغاية في علم القياس، حيث يعمل العلماء على تطوير ساعات تعتمد على عناصر الإيتربيوم والزئبق والألومنيوم والسترونتيوم . وقد عرض علماء في معهد JILA ساعة سترونتيوم بدقة تردد تبلغ10−18 في عام 2015. [ 31 ] طور علماء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) ساعة منطقية كمومية قاسَت أيون ألومنيوم واحدًا في عام 2019 مع عدم يقين في التردد قدره9.4 × 10 −19 . [ 32 ] [ 33 ]
في معهد جيلا في سبتمبر 2021، عرض العلماء ساعة سترونتيوم بصرية بدقة تردد تفاضلي تبلغ7.6 × 10 −21 بين مجموعات ذرية مفصولة بـ1 مم . [ 34 ] [ 35 ] من المتوقع إعادة تعريف الثانية عندما ينضج مجال الساعات الضوئية، في وقت ما حوالي عام 2030 أو 2034. [ 36 ] ولكي يحدث هذا، يجب أن تكون الساعات الضوئية قادرة باستمرار على قياس التردد بدقة تساوي أو تفوق 1 مم.2 × 10⁻¹⁸ . بالإضافة إلى ذلك، يجب إثبات طرق المقارنة الموثوقة بين الساعات البصرية المختلفة حول العالم في مختبرات القياس الوطنية ، ويجب أن تُظهر المقارنة دقة نسبية لتردد الساعة عند أو أفضل من5 × 10 −18 .
الساعات الذرية على مستوى الشريحة

يُعدّ تصغير حجم الساعات الضوئية وخفض استهلاكها للطاقة ضروريًا لتمكين استخدامها في علم الجيوديسيا والملاحة عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). في أغسطس 2004، عرض علماء المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) ساعة ذرية على مستوى الشريحة أصغر بمئة مرة من الساعة الذرية العادية، وتستهلك طاقة أقل بكثير.125 ميلي واط . [ 37 ] [ 38 ] كانت الساعة الذرية بحجم حبة أرز تقريبًا، بتردد حوالي 9 جيجاهرتز. أصبحت هذه التقنية متاحة تجاريًا في عام 2011. [ 37 ]
قياس الوقت باستخدام الساعات الذرية
آلية الساعة
تعتمد الساعة الذرية على نظام من الذرات التي قد تكون في إحدى حالتين طاقيتين محتملتين. تُحضّر مجموعة من الذرات في حالة طاقة منخفضة، ثم تُعرّض لإشعاع الميكروويف . إذا كان تردد الإشعاع مناسبًا، فإن عددًا من الذرات سينتقل إلى حالة الطاقة الأعلى . كلما اقترب التردد من تردد التذبذب الذاتي للذرات، زاد عدد الذرات التي ستنتقل بين حالتيها. تسمح هذه العلاقة بضبط تردد إشعاع الميكروويف بدقة عالية. بمجرد ضبط إشعاع الميكروويف على تردد معروف حيث ينتقل أكبر عدد من الذرات بين حالتيها، يمكن استخدام الذرة، وبالتالي تردد انتقالها المرتبط بها، كمذبذب زمني لقياس الوقت المنقضي. [ 39 ]
تستخدم جميع أجهزة ضبط الوقت الظواهر التذبذبية لقياس الوقت بدقة، سواءً كان ذلك دوران الأرض في الساعة الشمسية ، أو تأرجح البندول في ساعة الجد ، أو اهتزازات النوابض والتروس في الساعة ، أو تغيرات الجهد في ساعة الكوارتز . مع ذلك، تتأثر جميع هذه الأجهزة بسهولة بتغيرات درجة الحرارة ، كما أنها ليست دقيقة للغاية. أما الساعات الأكثر دقة فتستخدم الاهتزازات الذرية لتتبع الوقت. فحالات انتقال الساعة في الذرات غير حساسة لدرجة الحرارة والعوامل البيئية الأخرى، وتردد تذبذبها أعلى بكثير من أي ساعة أخرى (في نطاق ترددات الميكروويف وما فوق).
يُعد عامل جودة الخط الذري، Q ، أحد أهم العوامل المؤثرة في أداء الساعة، وهو يُعرَّف بأنه نسبة التردد المطلقنسبة الرنين إلى عرض خط الرنين نفسهيتميز الرنين الذري بمعامل جودة (Q) أعلى بكثير من الأجهزة الميكانيكية. كما يمكن عزل الساعات الذرية عن التأثيرات البيئية بدرجة أكبر. ومن مزايا الساعات الذرية أن الذرات عالمية، مما يعني أن تردد تذبذبها عالمي أيضًا. وهذا يختلف عن أجهزة قياس الوقت الكوارتزية والميكانيكية التي لا تمتلك ترددًا عالميًا.
يمكن تحديد جودة الساعة بمعيارين: الدقة والاستقرار. تُقاس الدقة بمدى إمكانية الاعتماد على معدل دقات الساعة لمطابقة معيار مطلق، مثل التردد الفائق الدقيق المتأصل في ذرة أو أيون معزول. أما الاستقرار، فيصف أداء الساعة عند حساب متوسطها على مدى فترة زمنية لتقليل تأثير التشويش والتقلبات قصيرة المدى الأخرى (انظر الدقة ). [ 40 ]
يتم تحديد عدم استقرار الساعة الذرية من خلال انحراف ألان الخاص بها[ 41 ] يُعطى عدم الاستقرار المحدود الناتج عن إحصاءات عد الذرات أو الأيونات بواسطة
أينيمثل عرض الخط الطيفي لنظام الساعة،هو عدد الذرات أو الأيونات المستخدمة في قياس واحد،هو الوقت اللازم لدورة واحدة، وهي فترة المتوسط. وهذا يعني أن عدم الاستقرار يكون أقل عندما يكون عرض الخطأصغر حجماً وعندما( نسبة الإشارة إلى الضوضاء ) أكبر. يتحسن الاستقرار مع مرور الوقتتتزايد الفترة الزمنية التي يتم خلالها حساب متوسط القياسات من ثوانٍ إلى ساعات ثم إلى أيام. ويتأثر الاستقرار بشكل كبير بتردد المذبذب.ولهذا السبب فإن الساعات البصرية مثل ساعات السترونتيوم (429 تيراهيرتز) أكثر استقرارًا بكثير من ساعات السيزيوم (9.19 جيجاهرتز).
تُنتج الساعات الحديثة، مثل النوافير الذرية أو الشبكات البصرية التي تستخدم الاستجواب التسلسلي، نوعًا من الضوضاء يُحاكي عدم الاستقرار المتأصل في عدّ الذرات أو الأيونات، بل ويزيد منه. يُعرف هذا التأثير بتأثير ديك [ 42 ] ، وهو عادةً ما يُمثل القيد الأساسي لاستقرار الساعات الذرية الحديثة. وهو تأثير التداخل؛ حيث تُخفَّض مكونات الضوضاء عالية التردد في المذبذب المحلي ("LO") إلى تردد قريب من الصفر بواسطة توافقيات التغير المتكرر في حساسية التغذية الراجعة لتردد المذبذب المحلي. يفرض هذا التأثير متطلبات جديدة وصارمة على المذبذب المحلي، الذي يجب أن يتمتع الآن بضوضاء طور منخفضة بالإضافة إلى استقرار عالٍ، مما يزيد من تكلفة النظام وتعقيده. في حالة المذبذب المحلي ذي ضوضاء تردد الوميض [ 43 ]، حيثمستقل عن، وقت الاستجواب هووحيث عامل الرسومله قيم نموذجية، ويمكن تقريب انحراف ألان على النحو التالي [ 44 ]
يُظهر هذا التعبير نفس الاعتماد علىوكذلك يفعلويكون حجمه أكبر بكثير في العديد من الساعات الحديثة. وقد تناول تحليل هذا التأثير وعواقبه عند تطبيقه على المعايير البصرية مراجعة شاملة (لودلو وآخرون، 2015) [ 45 ] التي أعربت عن أسفها لـ"التأثير الضار لتأثير ديك"، بالإضافة إلى العديد من الأبحاث الأخرى. [ 46 ] [ 47 ]
الضبط والتحسين
تحتوي نواة الساعات الذرية على تجويف ميكروويف مملوء بغاز. في ساعة الميزر الهيدروجيني ، يُصدر الغاز موجات ميكروويف ( مازر ) عند انتقال فائق الدقة. ومع تذبذب المجال داخل التجويف، يُضبط التجويف للحصول على أقصى سعة لموجات الميكروويف.
يحاول التعديل تصحيح الآثار الجانبية غير المرغوب فيها، مثل الترددات الناتجة عن انتقالات الإلكترون الأخرى، وتغيرات درجة الحرارة، وانتشار الترددات الناتج عن اهتزاز الجزيئات، بما في ذلك اتساع دوبلر . [ 48 ]
تستخدم العديد من الساعات الحديثة، بما في ذلك ساعات الميكروويف مثل ساعات الأيونات المحصورة أو ساعات النافورة، والساعات الضوئية مثل ساعات الشبكة، بروتوكول استجواب تسلسلي بدلاً من استجواب تعديل التردد. [ 45 ] تتمثل إحدى مزايا الاستجواب التسلسلي في قدرته على استيعاب قيم Q أعلى بكثير، مع أزمنة رنين بالثواني بدلاً من الميلي ثانية. تحتوي هذه الساعات عادةً على فترة توقف ، يتم خلالها تحليل مجموعات الذرات أو الأيونات وتجديدها ودفعها إلى حالة كمومية مناسبة، وبعد ذلك يتم استجوابها بإشارة من مذبذب محلي (LO) لمدة ثانية تقريبًا. ثم يُستخدم تحليل الحالة النهائية للذرات لتوليد إشارة تصحيح للحفاظ على تردد المذبذب المحلي متزامنًا مع تردد الذرات أو الأيونات.
دقة

لقد تحسّنت دقة الساعات الذرية باستمرار منذ النموذج الأولي الأول في خمسينيات القرن الماضي. اعتمد الجيل الأول من الساعات الذرية على قياس ذرات السيزيوم والروبيديوم والهيدروجين. في الفترة ما بين عامي 1959 و1998، طوّر المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) سلسلة من سبع ساعات تعمل بالميكروويف باستخدام السيزيوم-133، سُمّيت من NBS-1 إلى NBS-6، ثم NIST-7، وذلك بعد أن غيّر المعهد اسمه من المكتب الوطني للمعايير إلى المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. [ 14 ] بلغت دقة الساعة الأولى 10 ...10-11 ، وكانت دقة الساعة الأخيرة 10-1110 −15 . كانت الساعات هي الأولى التي تستخدم نافورة السيزيوم ، والتي قدمها جيرود زكرياس ، وتبريد الذرات بالليزر، والذي تم عرضه بواسطة ديف واينلاند وزملائه في عام 1978.
تتمثل الخطوة التالية في تطوير الساعات الذرية في الانتقال من دقة تبلغ10-15 إلى دقة10-18 وحتى١٠-١٩ . [ أ ] الهدف هو إعادة تعريف الثانية عندما تصبح الساعات دقيقة للغاية بحيث لا تتأخر أو تتقدم بأكثر من ثانية واحدة في عمر الكون . [ ب ] لتحقيق ذلك، يجب على العلماء إثبات دقة الساعات التي تستخدم السترونتيوم والإيتربيوم وتقنية الشبكة البصرية . تُسمى هذه الساعات أيضًا بالساعات البصرية ، حيث تكون انتقالات مستويات الطاقة المستخدمة في النطاق البصري (مما يؤدي إلى تردد تذبذب أعلى)، وبالتالي، تتمتع بدقة أعلى بكثير مقارنةً بالساعات الذرية التقليدية. [ ٥٠ ]
هدف الساعة الذرية معتم تحقيق دقة 10⁻¹⁶ لأول مرة في ساعة نافورة السيزيوم NPL-CsF2 التابعة للمختبر الفيزيائي الوطني في المملكة المتحدة [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] ، وفي ساعة NIST-F2 التابعة للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في الولايات المتحدة [ 54 ] [ 55 ] . ويعود التحسن في الدقة من NIST-F1 إلى NIST-F2 إلى تبريد منطقة تفاعل الموجات الميكروية بالنيتروجين السائل ؛ أما أكبر مصدر للشك في NIST-F1 فهو تأثير إشعاع الجسم الأسود المنبعث من جدران الحجرة الدافئة [ 56 ] [ 3 ] .
يتم تقييم أداء معايير التردد الأولية والثانوية التي تساهم في التوقيت الذري الدولي. وينشر المكتب الدولي للأوزان والمقاييس تقارير تقييم الساعات الفردية (وخاصة الأولية) على الإنترنت .
مقارنة الساعات الذرية
المعايير الزمنية
تُشغّل العديد من مختبرات القياس الوطنية ساعات ذرية، منها مرصد باريس ، والمعهد الفيدرالي الألماني للفيزياء والتقنية (PTB)، والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في كولورادو وماريلاند بالولايات المتحدة الأمريكية، ومعهد JILA بجامعة كولورادو بولدر ، والمختبر الوطني للفيزياء (NPL) في المملكة المتحدة، والمعهد الروسي للبحوث العلمية في الهندسة الفيزيائية والقياسات الإشعاعية (VNIIFTRI). ويتم ذلك من خلال تصميم وبناء معايير تردد تُنتج تذبذبات كهربائية بتردد معروف ارتباطه بتردد انتقال السيزيوم 133، وذلك لتحقيق دقة عالية جدًا. وتُقدّر هذه المعايير الأولية للتردد وتُصحّح مختلف انزياحات التردد، بما في ذلك انزياحات دوبلر النسبية المرتبطة بالحركة الذرية، والإشعاع الحراري للبيئة ( انزياح الجسم الأسود )، والعديد من العوامل الأخرى. وتُنتج أفضل المعايير الأولية حاليًا الثانية في النظام الدولي للوحدات بدقة تقارب جزءًا واحدًا من عدم اليقين .10 16 .
عند هذا المستوى من الدقة، لا يمكن تجاهل الاختلافات في مجال الجاذبية داخل الجهاز. ويُؤخذ المعيار حينها في الاعتبار ضمن إطار النسبية العامة لتحديد الزمن المناسب عند نقطة معينة. [ 57 ]
تُعمَّم معايير التوقيت الذري، مثل التوقيت الذري الدولي (TAI) والتوقيت العالمي المنسق (UTC)، على الجمهور عبر أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية، وإشارات التوقيت اللاسلكية، وخدمات التوقيت الشبكية. وإلى جانب مواقع هيئات التوقيت الرسمية، تتوفر أدوات مرجعية متاحة للعموم تُمكّن المستخدمين من مقارنة التوقيت المُسجَّل من أنظمة الحاسوب المحلية مع التوقيت العالمي المنسق (UTC) المُستَحصَل من خوادم التوقيت التابعة للمعاهد الوطنية للمقاييس، مثل تلك التي يُشغّلها المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST). ويمكن استخدام هذه الأدوات لرصد انحرافات الساعة واختلافات التزامن في أجهزة المستخدم النهائي. [ 58 ] [ 59 ]
يُقدّم المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) قائمةً بالترددات التي تُستخدم كتمثيلات ثانوية للثانية . تحتوي هذه القائمة على قيم الترددات وعدم اليقين المعياري المقابل لها لانتقال الموجات الميكروية للروبيديوم ، بالإضافة إلى انتقالات ضوئية أخرى، بما في ذلك الذرات المتعادلة والأيونات المحصورة المفردة. يمكن أن تصل دقة معايير التردد الثانوية هذه إلى جزء واحد من 10⁻¹⁰.10 18 ؛ ومع ذلك، فإن الشكوك الواردة في القائمة هي جزء واحد من10 14 –10 16. وذلك لأن عدم اليقين في معيار السيزيوم المركزي الذي تُعاير المعايير الثانوية على أساسه هو جزء واحد من10 14 –10 16 .
يمكن استخدام معايير التردد الأساسية لمعايرة تردد الساعات الأخرى المستخدمة في المختبرات الوطنية. وعادةً ما تكون هذه ساعات سيزيوم تجارية تتميز بثبات تردد ممتاز على المدى الطويل، حيث تحافظ على تردد بثبات أفضل من جزء واحد في المليون.10 14 على مدى بضعة أشهر. يبلغ هامش الخطأ في الترددات القياسية الأساسية حوالي جزء واحد من10 13 .
تُستخدم الميزرات الهيدروجينية ، التي تعتمد على الانتقال فائق الدقة بتردد 1.4 جيجاهرتز في ذرة الهيدروجين، في مختبرات قياس الوقت. وتتفوق هذه الميزرات على أي ساعة سيزيوم تجارية من حيث استقرار التردد على المدى القصير. في السابق، استُخدمت هذه الأجهزة في جميع التطبيقات التي تتطلب مرجعًا ثابتًا لفترات زمنية تقل عن يوم واحد (استقرار تردد يبلغ حوالي جزء واحد من عشرة لفترات متوسطة تبلغ بضع ساعات). ولأن بعض الميزرات الهيدروجينية النشطة تُظهر انحرافًا طفيفًا ولكن يمكن التنبؤ به في التردد مع مرور الوقت، فقد أصبحت جزءًا مهمًا من مجموعة الساعات التجارية التابعة للمكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) التي تُطبق التوقيت الذري الدولي. [ 57 ]
التزامن مع الأقمار الصناعية
يجب معرفة قراءات الوقت للساعات المستخدمة في مختبرات القياسات التي تعمل مع المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) بدقة متناهية. تتطلب بعض العمليات مزامنة الساعات الذرية المتباعدة بمسافات شاسعة تمتد لآلاف الكيلومترات. توفر أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية (GNSS) حلاً مُرضياً لمشكلة نقل الوقت. تُستخدم الساعات الذرية لبث إشارات الوقت في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في الولايات المتحدة، ونظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GLONASS) في روسيا ، ونظام غاليليو التابع للاتحاد الأوروبي ، ونظام بيدو الصيني .
تتيح الإشارة المستلمة من قمر صناعي واحد في مختبر قياسات مزود بجهاز استقبال ذي موقع معروف بدقة، تحديدَ الفرق الزمني بين التوقيت المحلي وتوقيت نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) بدقة تصل إلى بضع نانوثوانٍ عند حساب المتوسط على مدى 15 دقيقة. وتسمح أجهزة الاستقبال باستقبال الإشارات من عدة أقمار صناعية في آنٍ واحد، وتستفيد من الإشارات المرسلة على ترددين. ومع إطلاق المزيد من الأقمار الصناعية وبدء تشغيلها، ستزداد دقة قياسات الوقت.
يجب أن تقوم طرق مقارنة الوقت هذه بإجراء تصحيحات لتأثيرات النسبية الخاصة والنسبية العامة لبضع نانوثوانٍ.
في يونيو 2015، بدأت مختبرات المختبر الفيزيائي الوطني (NPL) في تيدينغتون بالمملكة المتحدة؛ وقسم أنظمة الإسناد الزمني المكاني الفرنسي في مرصد باريس (LNE-SYRTE)؛ والمعهد الوطني الألماني للمقاييس (PTB) في براونشفايغ ؛ والمعهد الوطني الإيطالي للبحوث المترولوجية (INRiM) في تورينو، اختبارات لتحسين دقة مقارنات الأقمار الصناعية بمقدار 10 أضعاف، ولكنها لا تزال محدودة بجزء واحد في١ × ١٠ ١٦. تقوم هذه المختبرات الأوروبية الأربعة بتطوير واستضافة مجموعة متنوعة من الساعات الضوئية التجريبية التي تستخدم عناصر مختلفة في إعدادات تجريبية مختلفة، وترغب في مقارنة ساعاتها الضوئية مع بعضها البعض والتحقق من مدى توافقها. [ ٦٠ ]
التوقيت الدولي

عادةً ما تُشغّل المختبرات الوطنية مجموعة من الساعات. تعمل هذه الساعات بشكل مستقل عن بعضها البعض، وتُدمج قياساتها أحيانًا لإنشاء مقياس زمني أكثر استقرارًا ودقة من أي ساعة منفردة. يتيح هذا المقياس إجراء مقارنات زمنية بين الساعات المختلفة في المختبر. يُشار إلى هذه المقاييس الزمنية الذرية عمومًا بالرمز TA(k) اختصارًا لـ k المختبري. [ 61 ]
التوقيت العالمي المنسق (UTC) هو نتيجة مقارنة الساعات في المختبرات الوطنية حول العالم بالتوقيت الذري الدولي (TAI)، ثم إضافة الثواني الكبيسة عند الضرورة. يمثل التوقيت الذري الدولي متوسطًا مرجحًا لحوالي 450 ساعة في نحو 80 مؤسسة زمنية. [ 62 ] يبلغ الاستقرار النسبي للتوقيت الذري الدولي حوالي جزء واحد في10 16 .
قبل نشر التوقيت الذري العالمي (TAI)، تتم مقارنة تردد النتيجة مع الثانية في النظام الدولي للوحدات (SI) عند معايير تردد أولية وثانوية مختلفة. يتطلب ذلك تطبيق تصحيحات نسبية على موقع المعيار الأولي، والتي تعتمد على المسافة بين جهد الجاذبية المتساوي والجيود الدوار للأرض. تتغير قيم الجيود الدوار والتوقيت الذري العالمي (TAI) بشكل طفيف شهريًا، وهي متاحة في منشور المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) رقم T. يُؤجل المقياس الزمني للتوقيت الذري العالمي (TAI) لبضعة أسابيع ريثما يتم حساب متوسط الساعات الذرية حول العالم.
لا يُستخدم التوقيت الذري الدولي (TAI) في التوقيت اليومي. بدلاً من ذلك، تُضاف أو تُطرح عدد صحيح من الثواني الكبيسة لتصحيح دوران الأرض، مما ينتج عنه التوقيت العالمي المنسق (UTC). ويُعدّل عدد الثواني الكبيسة بحيث لا ينحرف متوسط وقت الظهيرة الشمسية عند خط غرينتش عن وقت الظهيرة في التوقيت العالمي المنسق بأكثر من 0.9 ثانية.
تحتفظ المؤسسات الوطنية للمقاييس بتقريب للتوقيت العالمي المنسق (UTC) يُشار إليه بـ UTC(k) للمختبر k. ويتم توزيع UTC(k) من قِبل اللجنة الاستشارية للوقت والتردد التابعة للمكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM). ويُحسب فرق التوقيت بين UTC وUTC(k) كل 5 أيام، وتُنشر النتائج شهريًا. وتسجل الساعات الذرية UTC(k) بدقة لا تتجاوز 100 نانوثانية. في بعض البلدان، يُعد UTC(k) التوقيت الرسمي المُعتمد الذي يُبث عبر الراديو والتلفزيون والهاتف والإنترنت وكابلات الألياف الضوئية وأجهزة إرسال إشارات التوقيت والساعات الناطقة. إضافةً إلى ذلك، يوفر نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) معلومات زمنية دقيقة تصل إلى بضع عشرات من النانوثانية أو أفضل.
الألياف البصرية
في المرحلة التالية، تسعى هذه المختبرات إلى نقل إشارات المقارنة في الطيف المرئي عبر كابلات الألياف الضوئية. سيتيح ذلك مقارنة ساعاتها الضوئية التجريبية بدقة مماثلة للدقة المتوقعة للساعات الضوئية نفسها. وقد أنشأت بعض هذه المختبرات بالفعل وصلات ألياف ضوئية، وبدأت الاختبارات على أجزاء بين باريس وتيدينغتون، وبين باريس وبراونشفايغ. كما توجد وصلات ألياف ضوئية بين الساعات الضوئية التجريبية بين مختبر المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) ومختبره الشريك JILA ، وكلاهما في بولدر، كولورادو، إلا أن هذه الوصلات تغطي مسافات أقصر بكثير من الشبكة الأوروبية، وتقتصر على مختبرين فقط. ووفقًا لفريتز ريل، الفيزيائي في معهد PTB، "تتمتع أوروبا بموقع فريد نظرًا لوجود كثافة عالية من أفضل الساعات في العالم فيها". [ 60 ]
في أغسطس 2016، أعلن كل من مختبر LNE-SYRTE الفرنسي في باريس ومعهد PTB الألماني في براونشفايغ عن مقارنة وتوافق ساعتين بصريتين تجريبيتين مستقلتين تمامًا من السترونتيوم الشبكي في باريس وبراونشفايغ، وذلك بنسبة خطأ تبلغ5 × 10 −17 عبر وصلة تردد متماسكة الطور تم إنشاؤها حديثًا تربط باريس وبرونزويك، باستخدام 1415 كم (879 ميلًا ) من كابلات الألياف الضوئية للاتصالات. وقد تم تقييم عدم اليقين النسبي للوصلة بأكملها على أنه 2.5 × 10 −19 ، مما يجعل مقارنة الساعات الأكثر دقة ممكنة. [ 63 ] [ 64 ]
في عام 2021، قارن المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) نقل الإشارات من سلسلة من الساعات الذرية التجريبية الموجودة على بعد حوالي 1.5 كيلومتر ( ميل واحد ) في مختبر المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، ومختبره الشريك JILA، وجامعة كولورادو، وجميعها في بولدر، كولورادو، عبر الهواء وكابلات الألياف الضوئية بدقة بلغت 8 × 10 −18 . [ 65 ] [ 66 ]
الساعات الذرية التي تعمل بالميكروويف
السيزيوم
تُعرَّف الثانية في النظام الدولي للوحدات بأنها عدد معين من انتقالات الحالة الأرضية فائقة الدقة غير المضطربة لذرة السيزيوم-133. ولذلك، تُعتبر معايير السيزيوم معايير أساسية للزمن والتردد.
تشمل ساعات السيزيوم ساعة NIST-F1 ، التي تم تطويرها في عام 1999، وساعة NIST-F2 ، التي تم تطويرها في عام 2013. [ 67 ] [ 68 ]
يتمتع السيزيوم بعدة خصائص تجعله خيارًا مناسبًا للساعات الذرية. فبينما تتحرك ذرة الهيدروجين بسرعة 1600 متر/ثانية عند درجة حرارة الغرفة، وذرة النيتروجين بسرعة 510 متر/ثانية، تتحرك ذرة السيزيوم بسرعة أبطأ بكثير تبلغ 130 متر/ثانية نظرًا لكتلتها الأكبر. [ 69 ] [ 14 ] كما أن تردد التفاعل الفائق الدقيق للسيزيوم (حوالي 9.19 جيجاهرتز) أعلى من تردد عناصر أخرى مثل الروبيديوم (حوالي 6.8 جيجاهرتز) والهيدروجين (حوالي 1.4 جيجاهرتز). [ 14 ] يسمح التردد العالي للسيزيوم بإجراء قياسات أكثر دقة. تدوم أنابيب مرجع السيزيوم المناسبة للمعايير الوطنية حاليًا حوالي سبع سنوات، وتكلف حوالي 35000 دولار أمريكي. أما معايير التردد والوقت الأساسية، مثل الساعات الذرية لمعيار التوقيت الأمريكي، وNIST-F1 وNIST-F2، فتستهلك طاقة أعلى بكثير. [ 38 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]
مخطط الكتلة
في مرجع تردد حزمة السيزيوم، تُستمد إشارات التوقيت من مذبذب بلوري كوارتز عالي الاستقرار يتم التحكم فيه بالجهد (VCXO) وقابل للضبط ضمن نطاق ضيق. يُضرب تردد خرج المذبذب (عادةً 5 ميجاهرتز) بواسطة مُركِّب تردد للحصول على موجات ميكروية بتردد الانتقال فائق الدقة الذري للسيزيوم (حوالي 5 ميجاهرتز).9192.6317 ميجاهرتز ) . يتم تضخيم خرج مُركِّب التردد وتطبيقه على حجرة تحتوي على غاز السيزيوم الذي يمتص الموجات الدقيقة. يزداد تيار خرج حجرة السيزيوم مع ازدياد الامتصاص .
أما بقية الدائرة فتقوم ببساطة بضبط تردد تشغيل مذبذب VCXO لزيادة تيار الخرج لحجرة السيزيوم إلى أقصى حد، مما يحافظ على ضبط المذبذب على تردد الرنين للانتقال فائق الدقة. [ 73 ]
الروبيديوم

يحدد المكتب الدولي للأوزان والمقاييس تردد الانتقال الفائق الدقيق للحالة الأرضية غير المضطربة لذرة الروبيديوم-87؛6,834,682,610.9043126 هرتز ؛ وذلك بالنسبة لتردد السيزيوم القياسي. ولذلك، تُعتبر الساعات الذرية القائمة على معايير الروبيديوم تمثيلات ثانوية للثانية.
تتميز الساعات الذرية المصنوعة من الروبيديوم بتكلفتها المنخفضة وحجمها الصغير (حيث تصل المعايير التجارية إلى أحجام صغيرة جدًا).1.7 × 10⁵ مم³ ) [ 37 ] ، وتتميز هذه الأنابيب باستقرارها على المدى القصير. وتُستخدم في العديد من التطبيقات التجارية والمحمولة والفضائية. تدوم أنابيب الروبيديوم القياسية الحديثة لأكثر من عشر سنوات، وقد يصل سعرها إلى 50 دولارًا أمريكيًا فقط. تستخدم بعض التطبيقات التجارية معيار روبيديوم يتم تصحيحه دوريًا بواسطة مستقبل نظام تحديد المواقع العالمي (انظر: مذبذب مضبوط بنظام تحديد المواقع العالمي ). يحقق هذا دقة ممتازة على المدى القصير، مع دقة على المدى الطويل تُعادل (ويمكن تتبعها إلى) معايير التوقيت الوطنية الأمريكية. [ 74 ]
هيدروجين

يحدد المكتب الدولي للأوزان والمقاييس تردد الانتقال البصري غير المضطرب لذرة الهيدروجين-1 المتعادلة؛1,233,030,706,593,514 هرتز ؛ وذلك بالنسبة لتردد معيار السيزيوم. ولذلك، تُعتبر الساعات الذرية القائمة على معايير الهيدروجين تمثيلات ثانوية للثانية.
تتميز ليزرات الهيدروجين بثبات فائق على المدى القصير مقارنةً بالمعايير الأخرى، ولكن دقتها على المدى الطويل أقل. ويتناقص ثبات ليزرات الهيدروجين على المدى الطويل نتيجةً لتغير خصائص التجويف بمرور الوقت. ويبلغ الخطأ النسبي في ليزرات الهيدروجين 5 × 10⁻¹⁶ لفترات زمنية تصل إلى 1000 ثانية. وهذا ما يجعلها مناسبة لعلم الفلك الراديوي ، ولا سيما في قياس التداخل ذي الخطوط الأساسية الطويلة جدًا . [ 10 ]
تُستخدم ليزرات الهيدروجين في مذبذبات دولاب الموازنة في معايير التردد الذري المبردة بالليزر، وفي بث إشارات التوقيت من مختبرات المعايير الوطنية، على الرغم من أنها تحتاج إلى تصحيح لأنها تنحرف عن التردد الصحيح بمرور الوقت. كما أن ليزر الهيدروجين مفيد في الاختبارات التجريبية لتأثيرات النسبية الخاصة والنسبية العامة، مثل الانزياح الأحمر التثاقلي . [ 10 ]
أنواع أخرى من الساعات الذرية
الساعات الذرية الضوئية
تعمل الساعات الضوئية بشكل مشابه لساعات الميكروويف، ولكن بترددات أعلى بكثير، حوالي10-15 هرتز بدلاً مننطاق ترددات ساعات الميكروويف 10 هرتز . ويمكن تفسير ميزة الساعات الضوئية بالقول إن عدم الاستقرار، أينيمثل عدم الاستقرار، و f التردد، و S / N نسبة الإشارة إلى الضوضاء. وهذا يؤدي إلى المعادلة.
تعتمد الساعات الضوئية على الانتقالات الضوئية المحظورة في الأيونات أو الذرات، ذات عرض خط طبيعي.بتردد نموذجي يبلغ 1 هرتز، لذا فإن عامل الجودة (Q) يبلغ حوالي10 15. بالمقارنة مع ساعات الميكروويف، فإنيؤدي التردد الأعلى بمقدار 105 مرات إلى استقرار أفضل، مما يعني أنه يمكن تسهيل تقييم حالات عدم اليقين المنخفضة. كما أن "النبضة" الأسرع توفر دقة زمنية أفضل للفترات القصيرة. [ 75 ]
أصبحت الساعات الضوئية ممكنة بفضل تطوير مشط التردد ، الذي سمح بحساب دورات هذه الترددات الضوئية العالية للغاية بدقة متناهية. تستخدم الساعات الضوئية إما أيونًا واحدًا، أو شبكة ضوئية مع10 4 –10 6 ذرات.
المفهوم النووي
يتمثل أحد التعديلات الأخرى على الساعة الذرية البصرية قيد التطوير في استخدام انتقال الطاقة النووية (بين متصاوغات نووية مختلفة ) بدلاً من انتقالات الإلكترونات الذرية التي تقيسها الساعات الذرية الحالية. معظم الانتقالات النووية تعمل بترددات عالية جدًا بحيث لا يمكن قياسها، ولكن طاقة الإثارة المنخفضة بشكل استثنائي، والتي تبلغ 229 م، تُعدّ ميزةً واعدة.يُنتج الثول أشعة غاما في نطاق تردد الأشعة فوق البنفسجية. في عام 2003، لاحظ إيكهارد بيك وكريستيان تام [ 76 ] أن هذا يجعل صنع ساعة ممكنًا باستخدام تقنيات قياس التردد البصري الحالية. في عام 2012، تم إثبات إمكانية صنع ساعة نووية تعتمد على ذرة واحدة من 229.Th 3+يمكن أن يوفر الأيون عدم دقة إجمالية في التردد الجزئي لـ1.5 × 10 −19 ، وهو ما كان أفضل من تقنية الساعة الذرية الضوئية الموجودة في عام 2019. [ 77 ]
على الرغم من حيادها 229 مترًاتتحلل الذرات في غضون ميكروثانية عن طريق التحول الداخلي ، [ 78 ] وهذا المسار محظور طاقيًا في 229 مترًاTh +الأيونات، حيث أن طاقة التأين الثانية والأعلى أكبر من طاقة الإثارة النووية، مما يعطي 229 مTh +تتمتع الأيونات بعمر نصف طويل يصل إلى رتبة10 3 ثانية . [ 79 ] إن النسبة الكبيرة بين تردد الانتقال وعمر المتماثل هي التي تمنح الساعة عامل جودة عالي . [ 77 ]
كما أن عامل الجودة العالي للغاية يجعل من الصعب للغاية تحديد تردد الانتقال، وقد أمضى العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين في البحث عنه. [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ] وأخيرًا، تم التوصل إلى قياس دقيق بما فيه الكفاية في عام 2024.2,020,407,384,335 ± 2 كيلوهرتز . [ 84 ] [ 79 ] [ 85 ] [ 86 ] أُعلن عن أولى الساعات النووية الضوئية التجريبية في يونيو 2026. [ 87 ] [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ] وهي لا تزال غير قادرة على منافسة الساعات الذرية الأخرى، ولكن من المتوقع أن يكون تطويرها سريعًا. [ 91 ] [ 88 ]
يوفر التحول في مجال الطاقة النووية المزايا المحتملة التالية: [ 92 ]
- تردد أعلى. مع ثبات جميع العوامل الأخرى، يوفر الانتقال ذو التردد الأعلى استقرارًا أكبر لأسباب إحصائية بسيطة (يتم حساب متوسط التقلبات على مدى دورات أكثر).
- عدم التأثر بالعوامل البيئية. نظراً لصغر حجمها وتأثير الحماية الذي توفره الإلكترونات المحيطة بها، فإن نواة الذرة أقل حساسية بكثير للمجالات الكهرومغناطيسية المحيطة من الإلكترون الموجود في مداره.
- عدد أكبر من الذرات. نظرًا لعدم تأثرها بالمجالات المحيطة، كما ذُكر سابقًا، فليس من الضروري فصل ذرات الساعة جيدًا في غاز مخفف. تستفيد القياسات الحالية من تأثير موسباور وتضع أيونات الثوريوم في مادة صلبة، مما يسمح بدراسة مليارات الذرات.
إمكانية إعادة تعريف الثانية
في عام 2022، تم تحقيق أفضل تجسيد للثانية باستخدام ساعات معيارية أولية من نوع نافورة السيزيوم ، مثل IT-CsF2 وNIST-F2 وNPL-CsF2 وPTB-CSF2 وSU-CsFO2 وSYRTE-FO2. تعمل هذه الساعات عن طريق تبريد سحابة من ذرات السيزيوم باستخدام الليزر إلى درجة حرارة ميكروكلفن في مصيدة مغناطيسية بصرية. ثم تُطلق هذه الذرات الباردة عموديًا بواسطة ضوء الليزر. بعد ذلك، تخضع الذرات لإثارة رامزي في تجويف ميكروويف. ثم يتم الكشف عن نسبة الذرات المثارة بواسطة أشعة الليزر . تتميز هذه الساعات بـعدم يقين منهجي قدره 5 × 10⁻¹⁶ ، وهو ما يعادل٥٠ بيكو ثانية في اليوم. يساهم نظام من عدة نوافير حول العالم في التوقيت الذري الدولي. كما تدعم ساعات السيزيوم هذه قياسات التردد البصري.
أدى تطوير الساعات الضوئية الألوميكية، الأكثر استقرارًا من أفضل ساعات السيزيوم، إلى مقترحات لإعادة تعريف الثانية بدقة أكبر. [ 75 ] ومع ذلك، هناك العديد من أنظمة الساعات الضوئية قيد التطوير النشط، وليس من الواضح أيها الأفضل ليكون بديلاً طويل الأمد لمعيار السيزيوم.
ثابت ريدبيرج
وثمة بديل يتمثل في تعريف الثاني عن طريق تثبيت ثابت ريدبيرج على قيمة معينة:يصف ثابت ريدبيرغ مستويات الطاقة في ذرة الهيدروجين بتقريب غير نسبي..
الطريقة الوحيدة الممكنة لتصحيح ثابت ريدبيرغ هي حصر ذرات الهيدروجين وتبريدها. لسوء الحظ، هذا صعب لأنها خفيفة جدًا وتتحرك بسرعة كبيرة، مما يُسبب انزياحات دوبلر. الإشعاع اللازم لتبريد الهيدروجين...121.5 نانومتر - يصعب التعامل معها أيضاً. وتتمثل عقبة أخرى في تحسين دقة حسابات الديناميكا الكهربائية الكمومية . [ 93 ]
في تقرير الاجتماع الخامس والعشرين للجنة الاستشارية للوحدات (2021)، [ 94 ] نُظر في ثلاثة خيارات لإعادة تعريف الثانية في الفترة ما بين عامي 2026 و2030 و2034. كان الخيار الأول تعريفًا قائمًا على انتقال مرجعي ذري واحد. أما الخيار الثاني فكان تعريفًا قائمًا على مجموعة من الترددات. بينما كان الخيار الثالث تعريفًا قائمًا على تثبيت القيمة العددية لثابت أساسي، كجعل ثابت ريدبيرغ أساسًا للتعريف. وخلصت اللجنة إلى أنه لا توجد طريقة عملية لإعادة تعريف الثانية باستخدام الخيار الثالث، إذ لا يوجد حاليًا أي ثابت فيزيائي معروف بدقة كافية لتمكين تعريف الثانية بثابت.
متطلبات
يجب أن يشمل أي تعريف جديد تحسين موثوقية الساعات الضوئية. ويجب أن تُساهم الساعات الضوئية في التوقيت الذري العالمي قبل أن يُقرّ المكتب الدولي للأوزان والمقاييس أي تعريف جديد. كما يجب تطوير طريقة موحدة لنقل الإشارات الناتجة، مثل الألياف الضوئية ، قبل إعادة تعريف الثانية. [ 93 ]
التمثيلات الثانوية للثاني
إنّ استخدام تمثيلات أخرى للثانية غير معيار السيزيوم في النظام الدولي للوحدات (SI) مدفوعٌ بالدقة المتزايدة للساعات الذرية الأخرى. وعلى وجه الخصوص، فإنّ الترددات العالية وعرض الخطوط الطيفية الضيق للساعات الضوئية يُبشّر بتحسين كبير في نسبة الإشارة إلى الضوضاء وتقليل عدم الاستقرار. ومن شأن المزيد من التمثيلات الثانوية أن يُسهم في إعداد إعادة تعريف مستقبلية للثانية. [ 95 ]
يحتفظ المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) منذ عام 2006 بقائمة ترددات موصى بها للتمثيلات الثانوية للثانية، وهي متاحة عبر الإنترنت . تتضمن القائمة قيم الترددات وعدم اليقين المعياري المقابل لانتقال الموجات الميكروية للروبيديوم ولعدد من الانتقالات الضوئية. تتميز معايير التردد الثانوية هذه بدقة تصل إلى 10.-18 ؛ ومع ذلك، فإن الشكوك الواردة في القائمة تقع في نطاق 10-14 – 10-15 لأنها محدودة بالربط بمعيار السيزيوم الأساسي الذي يحدد حاليًا (2018) الثانية. [ 57 ]
| يكتب | تردد التشغيل ( هرتز ) | الانحراف النسبي لآلان (الساعات النموذجية) | مرجع |
|---|---|---|---|
| 133 سيز | 9.192631770 × 10⁹ بحسب التعريف | 10 −13 | [ 96 ] |
| 87 روبية | 6.834 682 610 904 324 × 10 9 | 10 −12 | [ 97 ] |
| 1 ساعة | 1.420 405 751 7667 × 10 9 | 10-15 | [ 98 ] [ 99 ] |
| ساعة بصرية ( 87 Sr ) | 4.292 280 042 298 734 × 10 14 | 10 −17 | [ 100 ] |
| ساعة بصرية ( 27 ألومنيوم + ) | 1.121 015 393 207 859 16 × 10 15 | 10 −18 | [ 101 ] [ 102 ] |
| ساعة بصرية ( 171 Yb + ، 642 THz) | 6.421 214 967 726 4512 × 10 14 | 10 −18 | [ 103 ] [ 104 ] |
| ساعة بصرية ( 171 Yb + ، 688 THz) | 6.883 589 793 093 0824 × 10 14 | 10 −16 | [ 105 ] [ 106 ] |
أصبحت الساعات الذرية التجريبية في القرن الحادي والعشرين، التي توفر تمثيلات ثانوية للثانية لا تعتمد على السيزيوم، بالغة الدقة لدرجة أنها قد تُستخدم كأجهزة كشف فائقة الحساسية لأمور أخرى إلى جانب قياس التردد والزمن. فعلى سبيل المثال، يتغير تردد الساعات الذرية قليلاً بفعل الجاذبية، والمجالات المغناطيسية، والمجالات الكهربائية، والقوة، والحركة، ودرجة الحرارة، وغيرها من الظواهر. وتستمر هذه الساعات التجريبية في التطور، وقد تناوبت أنواع مختلفة منها على ريادة الأداء. [ 107 ] [ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]
التطبيقات
أدى تطوير الساعات الذرية إلى العديد من التطورات العلمية والتقنية، مثل أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمية والإقليمية الدقيقة ، وتطبيقات الإنترنت ، التي تعتمد بشكل كبير على معايير التردد والوقت. تُركّب الساعات الذرية في مواقع أجهزة إرسال إشارات الوقت اللاسلكية. [ 111 ] وتُستخدم في بعض محطات البث الإذاعي ذات الموجات الطويلة والمتوسطة لتوفير تردد حامل دقيق للغاية. [ 112 ] كما تُستخدم الساعات الذرية في العديد من التخصصات العلمية، مثل قياس التداخل ذي الخط الأساسي الطويل في علم الفلك الراديوي . [ 113 ]
أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية
يوفر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، الذي تشغله القوات الفضائية الأمريكية، إشارات توقيت وتردد دقيقة للغاية. يعمل جهاز استقبال GPS عن طريق قياس التأخير الزمني النسبي للإشارات الصادرة من أربعة أقمار صناعية على الأقل، وغالبًا ما يكون العدد أكبر، يحتوي كل منها على ساعتين ذريتين من السيزيوم على الأقل وساعتين ذريتين من الروبيديوم كحد أقصى. تُحوّل الأزمنة النسبية رياضيًا إلى ثلاثة إحداثيات مكانية مطلقة وإحداثية زمنية مطلقة واحدة. [ 114 ] يُعدّ توقيت GPS (GPST) مقياسًا زمنيًا متصلًا، ودقته النظرية تصل إلى حوالي 14 نانوثانية . [ 115 ] مع ذلك، تفقد معظم أجهزة الاستقبال دقتها في تفسير الإشارات، ولا تتجاوز دقتها 100 نانوثانية. [ 116 ] [ 117 ]
يرتبط نظام التوقيت العالمي المنسق (GPST) بالتوقيت الذري الدولي (TAI) والتوقيت العالمي المنسق (UTC)، ولكنه يختلف عنهما. يظل GPST متقدمًا بفارق زمني ثابت عن TAI (TAI - GPST = 19 ثانية)، ومثل TAI، لا يستخدم الثواني الكبيسة . تُجرى تصحيحات دورية على الساعات الموجودة على متن الأقمار الصناعية للحفاظ على تزامنها مع الساعات الأرضية. [ 118 ] [ 119 ] تتضمن رسالة الملاحة عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الفرق بين GPST وUTC. اعتبارًا من يوليو 2015، يتقدم GPST على UTC بفارق 17 ثانية بسبب إضافة ثانية كبيسة إلى UTC في 30 يونيو 2015. [ 120 ] [ 121 ] تطرح أجهزة الاستقبال هذا الفارق الزمني من توقيت GPS لحساب UTC.
يُوفر نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GLONASS)، الذي تُشغّله القوات الجوية الروسية، بديلاً لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وهو ثاني نظام ملاحة عامل بتغطية عالمية ودقة مماثلة. يُولّد مُزامِن GLONASS المركزي توقيت GLONASS (GLONASST)، وعادةً ما تكون دقته أفضل من 1000 نانوثانية. [ 122 ] على عكس نظام GPS، يستخدم GLONASS نظام الثواني الكبيسة، مثل التوقيت العالمي المنسق (UTC). [ 123 ]

يُشغّل نظام غاليليو العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية من قِبل الوكالة الأوروبية لأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية (GNSS ) ووكالة الفضاء الأوروبية . بدأ غاليليو بتقديم خدمة التشغيل المبكر (EOC) عالميًا في 15 ديسمبر 2016، ليصبح بذلك ثالث نظام عالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية، وأول نظام يُشغّله جهة غير عسكرية. [ 124 ] [ 125 ] يُعدّ توقيت نظام غاليليو (GST) مقياسًا زمنيًا متصلًا يُولّد على الأرض في مركز تحكم غاليليو في فوتشينو، إيطاليا، بواسطة وحدة التوقيت الدقيق، استنادًا إلى متوسطات ساعات ذرية مختلفة، ويُحافظ عليه القطاع المركزي لغاليليو، ويُزامَن مع التوقيت الذري العالمي (TAI) بانحراف اسمي أقل من 50 نانوثانية. [ 126 ] [ 127 ] [ 128 ] [ 125 ] ووفقًا للوكالة الأوروبية لأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية (GNSS)، يوفر غاليليو دقة توقيت تصل إلى 30 نانوثانية. [ 129 ]
أفاد تقرير الأداء الفصلي الصادر عن المركز الأوروبي لخدمات أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية (GNSS) في مارس 2018 أن دقة خدمة نشر التوقيت العالمي المنسق (UTC) بلغت 7.6 نانوثانية أو أقل، وذلك بحسابها من خلال تجميع العينات على مدار الاثني عشر شهرًا الماضية، متجاوزةً بذلك الهدف المحدد وهو 30 نانوثانية أو أقل. [ 130 ] [ 131 ] يحتوي كل قمر صناعي من أقمار غاليليو على ساعتين ذريتين من نوع ليزر الهيدروجين السلبي وساعتين ذريتين من الروبيديوم لضبط التوقيت على متنه. [ 132 ] [ 133 ]
تتضمن رسالة الملاحة في نظام غاليليو الفروقات بين التوقيت العالمي المنسق (GST) والتوقيت العالمي المنسق (UTC) والتوقيت العالمي المنسق (GPST)، وذلك لتعزيز قابلية التشغيل البيني. [ 134 ] [ 135 ] في صيف عام 2021، استقر الاتحاد الأوروبي على استخدام ليزر الهيدروجين السلبي للجيل الثاني من أقمار غاليليو الصناعية، بدءًا من عام 2023، بعمر افتراضي متوقع يبلغ 12 عامًا لكل قمر صناعي. يبلغ طول الليزر حوالي قدمين ووزنه 40 رطلاً. [ 136 ]
يُشغّل نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية بيدو-2/بيدو-3 من قِبل الإدارة الوطنية الصينية للفضاء . ويُعدّ توقيت بيدو (BDT) مقياسًا زمنيًا متصلًا يبدأ في 1 يناير 2006 عند الساعة 0:00:00 بالتوقيت العالمي المنسق (UTC)، ويتم مزامنته مع التوقيت العالمي المنسق في حدود 100 نانوثانية. [ 137 ] [ 138 ] بدأ تشغيل نظام بيدو في الصين في ديسمبر 2011، باستخدام 10 أقمار صناعية، [ 139 ] وبدأ بتقديم خدماته للعملاء في منطقة آسيا والمحيط الهادئ في ديسمبر 2012. [ 140 ] في 27 ديسمبر 2018، بدأ نظام بيدو للملاحة عبر الأقمار الصناعية بتقديم خدمات عالمية بدقة توقيت مُعلنة تبلغ 20 نانوثانية. [ 141 ] أُطلق القمر الصناعي الأخير، وهو القمر الصناعي الخامس والثلاثون من سلسلة بيدو-3، لتغطية عالمية، إلى مداره في 23 يونيو 2020. [ 142 ]
ساعة فضائية تجريبية
في أبريل 2015، أعلنت وكالة ناسا عن خطتها لإطلاق ساعة ذرية فضائية عميقة (DSAC)، وهي ساعة ذرية مصغرة فائقة الدقة تعمل بأيونات الزئبق، إلى الفضاء الخارجي. وذكرت ناسا أن هذه الساعة ستكون أكثر استقرارًا من الساعات الملاحية الأخرى. [ 143 ] أُطلقت الساعة بنجاح في 25 يونيو 2019، [ 144 ] وفُعّلت في 23 أغسطس 2019، [ 145 ] ثم أُوقفت بعد عامين في 18 سبتمبر 2021. [ 146 ]
الاستخدام العسكري
في عام 2022، أعلنت داربا عن حملة لتحديث أنظمة ضبط الوقت العسكرية الأمريكية لتحقيق دقة أكبر مع مرور الوقت عندما لا تتمكن أجهزة الاستشعار من الوصول إلى أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، مع خطة للوصول إلى دقة جزء واحد من10 12. ستعمل شبكة الساعة الضوئية المتينة على تحقيق التوازن بين سهولة الاستخدام والدقة أثناء تطويرها على مدى 4 سنوات. [ 147 ] [ 148 ]
أجهزة إرسال إشارات الوقت اللاسلكية
الساعة الراديوية هي ساعة تُزامن نفسها تلقائيًا باستخدام إشارات التوقيت الراديوية التي يستقبلها جهاز استقبال راديوي . قد يُطلق بعض المصنّعين على الساعات الراديوية اسم الساعات الذرية، [ 149 ] لأن الإشارات الراديوية التي تستقبلها مصدرها الساعات الذرية. تتميز أجهزة الاستقبال الاستهلاكية العادية منخفضة التكلفة، التي تعتمد على إشارات التوقيت المُعدّلة السعة، بدقة عملية تبلغ ± 0.1 ثانية. وهذا كافٍ للعديد من التطبيقات الاستهلاكية. [ 149 ] بينما توفر أجهزة استقبال التوقيت عالية الدقة دقة أعلى. تُعاني الساعات الراديوية من تأخير انتشار يبلغ حوالي 1 مللي ثانية لكل 300 كيلومتر (186 ميلًا) من المسافة من جهاز الإرسال الراديوي . تُشغّل العديد من الحكومات أجهزة إرسال لأغراض ضبط الوقت. [ 150 ]
النسبية العامة
تتنبأ النسبية العامة بأن الساعات تدق ببطء أكبر في أعماق مجال الجاذبية، وقد تم توثيق تأثير الانزياح الأحمر الجاذبي هذا جيدًا. تُعد الساعات الذرية فعالة في اختبار النسبية العامة على نطاقات أصغر فأصغر. وقد أسفر مشروع لمراقبة اثنتي عشرة ساعة ذرية من 11 نوفمبر 1999 إلى أكتوبر 2014 عن برهان إضافي على دقة نظرية أينشتاين للنسبية العامة على النطاقات الصغيرة. [ 151 ]
في عام 2021، قام فريق من العلماء في معهد JILA بقياس الفرق في مرور الوقت الناتج عن الانزياح الأحمر الجاذبي بين طبقتين من الذرات تفصل بينهما مسافة مليمتر واحد باستخدام ساعة بصرية من السترونتيوم مبردة إلى 100 نانوكلفن بدقة 100 نانوكلفن.7.6 × 10⁻²¹ ثانية. [ 152 ] نظرًا لطبيعتها الكمومية وكون الزمن كمية نسبية، يمكن استخدام الساعات الذرية لدراسة كيفية تأثر الزمن بالنسبية العامة وميكانيكا الكم في آن واحد. [ 153 ] [ 154 ]
الأنظمة المالية
تُسجّل الساعات الذرية بدقة معاملات البيع والشراء بين المشترين والبائعين بدقة تصل إلى جزء من الألف من الثانية أو أفضل، لا سيما في التداول عالي التردد . [ 155 ] [ 156 ] يُعدّ ضبط الوقت بدقة أمرًا ضروريًا لمنع التداول غير القانوني مسبقًا، فضلًا عن ضمان العدالة للمتداولين في مختلف أنحاء العالم. في عام 2018، كان النظام المُستخدم آنذاك، والمعروف باسم NTP، دقيقًا في حدود جزء من الألف من الثانية فقط. [ 157 ]
ساعات بصرية محمولة
تتميز العديد من الساعات البصرية الأكثر دقة بحجمها الكبير، وهي متوفرة فقط في مختبرات القياس الكبيرة. لذا، فهي ليست عملية للاستخدام في المصانع ذات المساحة المحدودة أو البيئات الصناعية الأخرى التي قد تحتاج إلى ساعة ذرية لتحقيق دقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
صمّم باحثون ساعة شبكية بصرية من السترونتيوم يمكن نقلها داخل مقطورة سيارة مكيفة. وقد حققوا نسبة عدم يقين نسبي قدرها7.4 × 10 −17 مقارنة بالحالة الثابتة. [ 158 ]
المصنعين
تشمل الشركات المصنعة للساعات الذرية المستخدمة لتتبع التوقيت العالمي المنسق (UTC) كلاً من Microchip و T4Science و Anritsu و Microsemi و HP . [ 159 ]
انظر أيضاً
ملاحظات توضيحية
- ↑ أثبت باحثون في جامعة ويسكونسن-ماديسون أن الساعة لن تتأخر ثانية واحدة خلال 300 مليار سنة. [ 49 ]
- ↑ ثانية واحدة في 13.8 مليار سنة، وهو عمر الكون، هي دقة2.3 × 10 −18 .
مراجع
- ↑ "الساعة الرئيسية لمرصد البحرية الأمريكية" . مؤرشف من الأصل في 7 ديسمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 23 نوفمبر 2010 .
- ↑ "المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا يطلق معيارًا زمنيًا أمريكيًا جديدًا: الساعة الذرية NIST-F2" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . 3 أبريل 2014 - عبر www.nist.gov.
- 1 2 توماس ب. هيفنر؛ إليزابيث أ. دونلي؛ فيليبو ليفي؛ جيوفاني كوستانزو؛ توماس إي. باركر؛ جون هـ. شيرلي؛ نيل آشبي؛ ستيفان بارلو؛ ستيفن ر. جيفيرتس (مايو 2014). "التقييم الأولي لدقة NIST-F2" (ملف PDF) . مجلة Metrologia . 51 (3): 174-182 . doi : 10.1088/0026-1394/51/3/174 .
- ↑ "ساعة أيونية من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا تسجل رقماً قياسياً جديداً لأدق ساعة في العالم" . تم الاطلاع عليها بتاريخ 17 نوفمبر 2025 .
- ↑ "ساعة الأيونات التابعة للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا تدّعي أنها الأكثر دقة في العالم"تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 نوفمبر 2025 .
- ↑ "خارطة طريق لإعادة تعريف الثانية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 نوفمبر 2025 .
- ↑ "شبكة ساعات ضوئية غير مسبوقة تضع الأساس لإعادة تعريف الثانية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 ديسمبر 2025 .
- ↑ "الساعات الضوئية: مستقبل الوقت" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 نوفمبر 2025 .
- ↑ رامزي، نورمان ف. (يونيو 2006). "تاريخ الساعات الذرية المبكرة" . مجلة القياس . 42 (3): S1– S3. doi : 10.1088/0026-1394/42/3/s01 . ISSN 0026-1394 . S2CID 122631200 .
- 1 2 3 أشارد، ف. (2005). "جيمس كلارك ماكسويل، رسالة في الكهرباء والمغناطيسية ، الطبعة الأولى (1873)". كتابات بارزة في الرياضيات الغربية 1640-1940 . إلسيفير. ص 564-587 . doi : 10.1016/b978-044450871-3/50125-x . ISBN 978-0-444-50871-3.
- ↑ "معالم بارزة: أول ساعة ذرية، 1948" . ETHW . 14 يونيو 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يونيو 2022 .
- ↑ رابي الثاني (15 أبريل 1937). "تكميم الفضاء في مجال مغناطيسي دوّار". مجلة Physical Review . 51 (8): 652-654 . Bibcode : 1937PhRv...51..652R . doi : 10.1103/physrev.51.652 . ISSN 0031-899X .
- ↑ رابي، الثاني؛ زكرياس، الابن؛ ميلمان، س؛ كوش، ب. (15 فبراير 1938). "طريقة جديدة لقياس العزم المغناطيسي النووي" . مجلة Physical Review . 53 (4): 318. Bibcode : 1938PhRv...53..318R . doi : 10.1103/physrev.53.318 . ISSN 0031-899X .
- 1 2 3 4 5 لومباردي، م.أ.؛ هيفنر، ت.ب.؛ جيفيرتس، س.ر. (2007). "معايير التردد الأساسية للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا وتحقيق الثانية في النظام الدولي للوحدات" (ملف PDF) . مجلة علوم القياس . 2 (4): 74-89 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 12 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه في 24 أكتوبر 2009 .
- ↑ سوليفان، د.ب. (2001). قياس الزمن والتردد في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا: المئة عام الأولى (ملف PDF) . ندوة IEEE الدولية للتحكم في التردد. المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . الصفحات 4-17 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 29 ديسمبر 2019. تم الاطلاع عليه في 1 مايو 2018 .
- ↑ إيسن، ل.؛ باري، ج. ف. ل. (1955). "معيار ذري للتردد والفاصل الزمني: رنان السيزيوم". مجلة نيتشر . 176 (4476): 280-282 . Bibcode : 1955Natur.176..280E . doi : 10.1038/176280a0 . S2CID 4191481 .
- ↑ "ستون عامًا على الساعة الذرية" . المختبر الفيزيائي الوطني . مؤرشف من الأصل في 17 أكتوبر 2017. تم الاطلاع عليه في 17 أكتوبر 2017 .
- ↑ إيسن، ل.؛ باري، ج. ف. ل. (1955). "معيار ذري للتردد والفاصل الزمني: رنان السيزيوم". مجلة نيتشر . 176 (4476): 280. رمز Bibcode : 1955Natur.176..280E . doi : 10.1038/176280a0 . S2CID 4191481 . ص 280.
- ↑ «الرئيس بينيرا يتسلم أول ساعة ذرية للمرصد الأوروبي الجنوبي» . بيان المرصد الأوروبي الجنوبي . ١٥ نوفمبر ٢٠١٣. مؤرشف من الأصل في ١ أبريل ٢٠١٤. تم الاطلاع عليه في ٢٠ نوفمبر ٢٠١٣ .
- ↑ رامزي، ن. ف . (سبتمبر 1983). "تاريخ الساعات الذرية" . مجلة البحوث الصادرة عن المكتب الوطني للمعايير . 88 (5): 301-320 . doi : 10.6028/jres.088.015 . ISSN 0160-1741 . PMC 6768155. PMID 34566107 .
- ↑ "الورقة 1.15: "تجارب مع حقول تذبذب منفصلة ومازرات الهيدروجين"، (محاضرة نوبل)، إن إف رامزي، جائزة نوبل (1989، مؤسسة نوبل) ومراجعة الفيزياء الحديثة 62 ، 541-552 (1990)"، التحليل الطيفي باستخدام الإشعاع المتماسك ، سلسلة وورلد ساينتيفيك في فيزياء القرن العشرين، المجلد 21، وورلد ساينتيفيك، يونيو 1998، الصفحات 115-127 ، doi : 10.1142/9789812795717_0015 ، ISBN 978-981-02-3250-4
- ↑ هيلويج، هيلموت؛ إيفنسون، كينيث م.؛ واينلاند، ديفيد ج. (ديسمبر 1978). "الزمن، التردد، والقياس الفيزيائي". فيزياء اليوم . 31 (12): 23-30 . Bibcode : 1978PhT....31l..23H . doi : 10.1063/1.2994867 . ISSN 0031-9228 .
- ↑ فورمان، بول (1998). "أتوميكرون: الساعة الذرية من الفكرة إلى المنتج التجاري" . مؤرشف من الأصل في 21 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليه في 16 فبراير 2022 .
- ↑ مكارثي، د.د .؛ سيدلمان، ب.ك. (2009). الزمن - من دوران الأرض إلى الفيزياء الذرية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. ص 191-195 . ISBN 978-3-527-40780-4.
- ↑ المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (2006)، النظام الدولي للوحدات (SI) (ملف PDF) (الطبعة الثامنة )، رقم ISBN 92-822-2213-6تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية في 4 يونيو 2021 ، وتم استرجاعه في 16 ديسمبر 2021
- ↑ فوكس، أليكس. "ساعات ذرية جديدة قد تعيد تعريف طول الثانية يوماً ما" . مجلة سميثسونيان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2022 .
- ↑ لودويك، جيروم (16 سبتمبر 2019). "حول تعريف الثانية في النظام الدولي للوحدات باستخدام مجموعة من انتقالات الساعة الضوئية" . مجلة Metrologia . 56 (5) 055009. arXiv : 1911.05551 . Bibcode : 2019Metro..56e5009L . doi : 10.1088/1681-7575/ab3a82 . ISSN 0026-1394 . S2CID 202129810 .
- ↑ يي، ج.؛ شناز، هـ.؛ هولبرغ، ل. و. (2003). "أمشاط التردد الضوئي: من قياس التردد إلى التحكم في الطور الضوئي" (ملف PDF) . مجلة IEEE للمواضيع المختارة في الإلكترونيات الكمومية . 9 (4): 1041-1058 . رمز Bibcode : 2003IJSTQ...9.1041Y . doi : 10.1109/JSTQE.2003.819109 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 6 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 25 فبراير 2016 .
- ↑ المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (31 ديسمبر 2009). "أمشاط التردد البصري" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2022 .
- ↑ سوينسون (4 فبراير 2010). "ساعة المنطق الكمومي الثانية للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) القائمة على أيون الألومنيوم هي الآن الساعة الأكثر دقة في العالم" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2022 .
- ↑ نيكلسون، تي إل؛ كامبل، إس إل؛ هاتسون، آر بي؛ مارتي، جي إي؛ بلوم، بي جيه؛ ماكنالي، آر إل؛ تشانغ، دبليو؛ باريت، إم دي؛ سافرونوفا، إم إس؛ ستراوس، جي إف؛ تيو، دبليو إل (21 أبريل 2015). "تقييم منهجي لساعة ذرية في" عدم يقين إجمالي قدره 2 × 10⁻¹⁸ " . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز . 6 (1) 6896. arXiv : 1412.8261 . Bibcode : 2015NatCo...6.6896N . doi : 10.1038/ncomms7896 . ISSN 2041-1723 . PMC 4411304. PMID 25898253 .
- ↑ sarah.henderson@nist.gov (15 يوليو 2019). "ساعة المنطق الكمومي التابعة للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا تعود إلى أعلى مستويات الأداء" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تاريخ الاسترجاع: 21 فبراير 2022 .
- ↑ بروير، إس إم؛ تشين، جيه-إس؛ هانكين، إيه إم؛ كليمنتس، إي آر؛ تشو، سي دبليو؛ واينلاند، دي جيه؛ هيوم، دي بي؛ ليبراندت، دي آر (15 يوليو 2019). "ساعة المنطق الكمي Al+27 ذات عدم يقين منهجي أقل من10-18 . Physical Review Letters . 123 (3) 033201. arXiv : 1902.07694 . doi : 10.1103 / physrevlett.123.033201 . ISSN 0031-9007 . PMID 31386450. S2CID 119075546 .
- ↑ بوثويل، توبياس؛ كينيدي، كولين جيه؛ إيبلي، ألكسندر؛ كيدار، دروف؛ روبنسون، جون إم؛ أولكر، إريك؛ ستارون، ألكسندر؛ يي، جون (16 فبراير 2022). "حل الانزياح الأحمر التثاقلي عبر عينة ذرية بحجم المليمتر". نيتشر . 602 ( 7897): 420-424 . arXiv : 2109.12238 . Bibcode : 2022Natur.602..420B . doi : 10.1038/s41586-021-04349-7 . ISSN 0028-0836 . PMID 35173346. S2CID 246902611 .
- ↑ «ساعة ذرية تقيس مدى انحناء الزمن بفعل النسبية العامة عبر ملليمتر واحد» . أخبار العلوم . ١٨ أكتوبر ٢٠٢١. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٢ فبراير ٢٠٢٢ .
- ^ ديمارك، نويل. جيرتسولف، مارينا؛ ميليتي، جايتانو؛ بيز، سيباستيان. أوتس، كريستوفر. بيك، إيكهارد. كالونيكو، دافيد؛ إيدو، تيتسويا؛ تافيلا، باتريسيا؛ مينادير، فريديريك (2024). "خارطة الطريق نحو إعادة تعريف الثانية" . علم القياس . 61 (1): 012001. أرخايف : 2307.14141 . بيب كود : 2024 مترو..61a2001D . دوى : 10.1088/1681-7575/ad17d2 .
- 1 2 3 "ساعة ذرية مصغرة SA.45s CSAC (نسخة مؤرشفة من ملف PDF الأصلي)" (PDF) . 2011. مؤرشفة من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 25 مايو 2013. تم الاطلاع عليها بتاريخ 12 يونيو 2013 .
- 1 2 "الأجهزة الذرية على مستوى الرقاقة في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . 2007. مؤرشف من الأصل في 7 يناير 2008. تم الاطلاع عليه في 17 يناير 2008 . متاح على الإنترنت على الموقع الإلكتروني: NIST.gov . مؤرشف بتاريخ 7 يناير 2021 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
- ↑ "كيف تعمل الساعات الذرية؟" . www.timeanddate.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 فبراير 2022 .
- ^ بولي ، ن (2014). “الساعات الذرية الضوئية”. لا ريفيستا ديل نوفو سيمينتو . 36 (12): 555. أرخايف : 1401.2378 . بيب كود : 2013NCimR..36..555P . دوى : 10.1393/ncr/i2013-10095-x . S2CID 118430700 .
- ↑ آلان، ديفيد دبليو. إحصائيات معايير التردد الذري ، ص 221-230. وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، المجلد 54، العدد 2، فبراير 1966.
- ↑ ديك، جي جي (1987). عدم استقرار التذبذب المحلي في معايير تردد الأيونات المحصورة (ملف PDF) . مؤتمر الوقت الدقيق والفاصل الزمني (PTTI). ريدوندو بيتش. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 19 أكتوبر 2016.
- ↑ JA Barnes, AR Chi, LS Cutler, DJ Healey, DB Leeson, TE McGunigal, JA Mullen, WL Smith, R. Sydnor, RFC Vessot, GMR Winkler: Characterization of Frequency Stability , NBS Technical Note 394, 1970.
- ↑ سانتاريلي، ج.؛ أودوان، س.؛ مقدسي، أ.؛ لوران، ب.؛ ديك، ج. ج.؛ كليرون، أ. (1998). "تدهور استقرار تردد مذبذب تابع لرنان ذري يتم استجوابه دوريًا". معاملات IEEE في الموجات فوق الصوتية، والمواد الكهروإجهادية، والتحكم في التردد . 45 (4): 887-894 . Bibcode : 1998ITUFF..45..887S . doi : 10.1109/58.710548 . PMID: 18244242. S2CID : 12303876 .
- 1 2 لودلو، أ.د.؛ بويد، م.م.؛ يي، جون؛ بيك، إ.؛ شميدت، ب.و. (26 يونيو 2015). "الساعات الذرية الضوئية". مراجعات الفيزياء الحديثة . 87 (2): 637-701 . arXiv : 1407.3493 . Bibcode : 2015RvMP...87..637L . doi : 10.1103/RevModPhys.87.637 . S2CID 119116973 .
- ↑ كيسادا، أ.؛ كوفاسيتش، ر.ب.؛ كورتيلو، إ.؛ كليرون، أ.؛ سانتاريلي، ج.؛ ليموند، ب. (2 أبريل 2003). "تأثير ديك لمعيار التردد البصري" . مجلة البصريات ب: البصريات الكمية وشبه الكلاسيكية . 5 (2): ص150- ص154. رمز Bibcode : 2003JOptB...5S.150Q . doi : 10.1088/1464-4266/5/2/373 .
- ↑ ويسترغارد، بي جي؛ لودويك، جيه؛ ليموند، بي. (مارس 2010). "تقليل تأثير ديك في ساعة شبكية بصرية" . معاملات IEEE في الموجات فوق الصوتية، والمواد الكهروإجهادية، والتحكم في التردد . 57 (3): 623-628 . arXiv : 0909.0909 . Bibcode : 2010ITUFF..57..623W . doi : 10.1109/TUFFC.2010.1457 . PMID: 20211780. S2CID : 10581032 .
- ↑ المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (ديسمبر 2007). "معايير التردد الأساسية للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا وتحقيق الثانية في النظام الدولي للوحدات" (ملف PDF) . مجلة NCSL الدولية للقياس . 2 : 77.
- ↑ جامعة ويسكونسن-ماديسون. "ساعة ذرية فائقة الدقة مهيأة لاكتشافات فيزيائية جديدة" .
- ↑ "ما هي الساعات الضوئية ولماذا هي مهمة؟" . ثورية . 20 يوليو 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يوليو 2021 .
- ↑ المختبر الفيزيائي الوطني. "تحسين دقة ساعة نافورة السيزيوم في المختبر الفيزيائي الوطني" . phys.org . تاريخ الاسترجاع: 20 فبراير 2022 .
- ↑ «الكشف عن الساعة الذرية ذات الدقة الأطول مدى في العالم بعد التقييم» . يوريك أليرت! . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 فبراير 2022 .
- ↑ "عام 2016 يزداد طولاً بإضافة ثانية إضافية إلى العد التنازلي للعام الجديد | Sci-News.com" . أخبار علمية عاجلة | Sci-News.com . 23 ديسمبر 2016. تاريخ الاطلاع: 20 فبراير 2022 .
- ↑ مان، آدم. "كيف بنت الولايات المتحدة الأمريكية الساعة الذرية الأكثر دقة في العالم" . مجلة وايرد . الرقم الدولي الموحد للدوريات 1059-1028 . تاريخ الاطلاع: 15 فبراير 2022 .
- ↑ robin.materese@nist.gov (9 أبريل 2019). "ثانيًا: المستقبل" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه في 20 فبراير 2022 .
- ↑ «المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا يُطلق معيارًا زمنيًا أمريكيًا جديدًا: الساعة الذرية NIST-F2» . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . nist.gov. 3 أبريل 2014. مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 2014. تم الاطلاع عليه في 3 أبريل 2014 .
- 1 2 3 "التطبيق العملي لتعريف الثانية في النظام الدولي للوحدات" (ملف PDF) . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . اللجنة الاستشارية للوقت والتردد. 20 مايو 2019.
- ↑ "التوقيت الرسمي للولايات المتحدة" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا.
- ↑ "مقارنة التوقيت العالمي المنسق باستخدام مصادر NIST NTP" . ttime.is .
- 1 2 جيبني، إليزابيث (2 يونيو 2015). "الساعات الذرية فائقة الدقة تتنافس لإعادة تعريف الزمن - لا يمكن اختبار أجهزة ضبط الوقت من الجيل التالي إلا بمقارنتها ببعضها البعض" . مجلة نيتشر . 522 (7554): 16-17 . Bibcode : 2015Natur.522...16G . doi : 10.1038/522016a . PMID 26040875 .
- ↑ الملحق التوضيحي للتعميم رقم T الصادر عن المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (ملف PDF) ، المكتب الدولي للأوزان والمقاييس ، 12 يوليو 2021، مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية في 9 أكتوبر 2022 ، تم الاطلاع عليه في 16 يونيو 2022
- ↑ التقرير السنوي للمكتب الدولي للأوزان والمقاييس حول الأنشطة الزمنية (ملف PDF) . المجلد 15. المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. 2020. ص 9. ISBN 978-92-822-2280-5ISSN 1994-9405 . مؤرشف ( PDF) من الأصل بتاريخ 14 أغسطس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يونيو 2022 .
- ↑ بوتي، بول-إريك؛ غروش، جيزين (19 أغسطس 2016). "شبكة ساعة للجيوديسيا والعلوم الأساسية" . نيتشر كوميونيكيشنز . 7 12443. arXiv : 1511.07735 . Bibcode : 2016NatCo...712443L . doi : 10.1038 /ncomms12443 . PMC 4980484. PMID 27503795 .
- ↑ "وصلة الألياف الضوئية تفتح عهداً جديداً في قياسات التردد الزمني، 19 أغسطس 2016" . مؤرشف من الأصل في 14 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 13 نوفمبر 2016 .
- ↑ بيلوي، كايل؛ بودين، مارثا آي؛ بوثويل، توبياس؛ بروير، صموئيل إم؛ بروملي، سارة إل؛ تشين، جو-سي؛ ديشين، جان-دانيال؛ ديدامز، سكوت إيه؛ فاسانو، روبرت جيه؛ فورتييه، تارا إم؛ حسن، يوسف إس. (25 مارس 2021). "قياسات نسبة التردد بدقة 18 رقمًا باستخدام شبكة ساعة ضوئية" . مجلة نيتشر . 591 (7851): 564-569 . Bibcode : 2021Natur.591..564B . doi : 10.1038/s41586-021-03253-4 . ISSN 1476-4687 . PMID 33762766. S2CID 232355391 .
- ↑ sarah.henderson@nist.gov (24 مارس 2021). "فريق المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا يقارن بين 3 ساعات ذرية رائدة بدقة قياسية عبر الألياف والهواء" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تاريخ الاطلاع: 16 فبراير 2022 .
- ↑ سوينسون (29 ديسمبر 1999). "ساعة نافورة السيزيوم NIST-F1" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2022 .
- ↑ mweiss (26 أغسطس 2009). "ساعة ذرية بنافورة السيزيوم NIST-F1" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2022 .
- ↑ "درجة الحرارة والطاقة الحركية - إجابات" . www.grc.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2022 .
- ↑ "المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا يطلق معيارًا زمنيًا أمريكيًا جديدًا: الساعة الذرية NIST-F2" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . 3 أبريل 2014. مؤرشف من الأصل في 19 أغسطس 2016. تم الاطلاع عليه في 13 يوليو 2017 .
- ↑ جامعة لانكستر (11 مايو 2021). "تجربة الساعة تُظهر وجود علاقة جوهرية بين استهلاك الطاقة والدقة" . SciTechDaily . تاريخ الاسترجاع: 16 فبراير 2022 .
- ↑ فليوجلز، أنوك (23 مايو 2021). "تجربة جديدة: الساعات التي تستهلك طاقة أكبر تكون أكثر دقة... بسبب الديناميكا الحرارية" . TNW | ساينس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2022 .
- ↑ "مرجع تردد حزمة السيزيوم للبيئات القاسية" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 فبراير 2022 .
- ↑ المختبر الفيزيائي الوطني (2019). "OC18" . المختبر الفيزيائي الوطني.
- 1 2 جيل، باتريك (28 أكتوبر 2011). "متى ينبغي لنا تغيير تعريف الثاني؟". المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ : العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 369 (1953): 4109-4130 . Bibcode : 2011RSPTA.369.4109G . doi : 10.1098/rsta.2011.0237 . PMID 21930568. S2CID 6896025 .
- ↑ بيك، إي.؛ تام، كريستيان. (15 يناير 2003). "مطيافية الليزر النووي للانتقال 3.5 إلكترون فولت في الثوريوم -229 " (ملف PDF) . رسائل الفيزياء الأوروبية . 61 (2): 181-186 . رمز Bibcode : 2003EL.....61..181P . doi : 10.1209/epl/i2003-00210-x . S2CID 250818523. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 16 ديسمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 11 سبتمبر 2019 .
- كامبل ، سي .؛ رادنايف، أ.ج.؛ كوزميتش، أ.؛ دزوبا، ف.أ.؛ فلامباوم، ف.ف.؛ ديريفيانكو، أ. (2012). "ساعة نووية أحادية الأيون للقياسات عند المنزلة العشرية التاسعة عشرة". مجلة Physical Review Letters ، 108 (12)، 120802. arXiv : 1110.2490 . Bibcode : 2012PhRvL.108l0802C . doi : 10.1103/PhysRevLett.108.120802 . PMID: 22540568. S2CID : 40863227 .
- ↑ سيفيرلي، بنديكت؛ فون دير وينس، لارس؛ ثيرولف، بيتر ج. (2017). "قياس عمر النصف للمتماثل النووي 229 Th " . رسائل المراجعة الفيزيائية . 118 (4) 042501. arXiv : 1801.05205 . Bibcode : 2017PhRvL.118d2501S . doi : 10.1103/PhysRevLett.118.042501 . PMID 28186791. S2CID 37518294.
عمر النصف لـ
تم قياس 7 ± 1 ميكروثانية
- 1 2 تيداو، ج.؛ أوخابكين، إم. في.؛ تشانغ، ك.؛ ثيلكينغ، ج.؛ زيتزر، ج.؛ بيك، إي.؛ وآخرون . (29 أبريل 2024). "إثارة نواة الثوريوم-229 بالليزر" (ملف PDF) . رسائل المراجعة الفيزيائية . 132 (18) 182501. Bibcode : 2024PhRvL.132r2501T . doi : 10.1103/PhysRevLett.132.182501 . PMID 38759160. تم قياس
الرنين النووي لأيونات الثوريوم
4+
في Th:CaF2
عند
الطول الموجي
148.3821(5) نانومتر ، التردد2020.409 (7) تيراهيرتز ، وعمر التألق في البلورة هو630(15) ثانية ، وهو ما يتوافق مع نصف عمر المتماثل لـ1740(50) ثانية لنواة معزولة في الفراغ.
- ^ فون دير وينس، لارس. سيفيرل، بنديكت. العطياوي، مصطفى؛ نيوماير، يورغن ب. ماير، هانز يورغ. ويرث، هانز فريدريش. موكري، كريستوف؛ رونكي، يورغ. ابرهارت، كلاوس. دولمان، كريستوف إي؛ تراوتمان، نوربرت ج. ثيرولف، بيتر ج. (2016-05-05). “الكشف المباشر عن انتقال الساعة النووية 229 ”. طبيعة . 533 (7601): 47–51 . أرخايف : 1710.11398 . بيب كود : 2016Natur.533...47V . دوى : 10.1038 / طبيعة 17669 . بميد 27147026 . S2CID 205248786 .
- ↑ ثيلكينغ، ج.؛ أوخابكين، م. ف.؛ غلوواكي، ب.؛ ماير، د. م.؛ فون دير فينس، ل.؛ سيفيرل، ب.؛ دولمان، س. إ.؛ ثيرولف، ب. ج.؛ بيك، إ. (2018). "التوصيف الطيفي الليزري لنظير الساعة النووية 229m Th". مجلة نيتشر . 556 (7701): 321-325 . arXiv : 1709.05325 . Bibcode : 2018Natur.556..321T . doi : 10.1038/s41586-018-0011-8 . PMID : 29670266. S2CID : 4990345 .
- ^ مسعودة، ت. يوشيمي، أ؛ فوجيدا، أ؛ فوجيموتو، هـ؛ هابا، ه.؛ هارا، ه.؛ هيراكي، T.؛ كاينو، هـ؛ كاساماتسو، Y.؛ كيتاو، س. كوناشي، ك.؛ مياموتو، Y.؛ أوكاي، ك. أوكوبو، س.؛ ساساو، ن.؛ سيتو، م. شوم، T.؛ شيجيكاوا، Y .؛ سوزوكي، ك. ستيلمر، س. تاماساكو، ك.؛ يوتيك، س.؛ واتانابي، م.؛ واتانابي، T.؛ ياسودا، Y.؛ ياماغوتشي، أ؛ يودا، Y.؛ يوكوكيتا، T.؛ يوشيمورا، م. يوشيمورا، ك. (12 سبتمبر 2019). “ضخ الأشعة السينية لأيزومر الساعة النووية 229 ”. طبيعة . 573 (7773): 238– 242. arXiv : 1902.04823 . Bibcode : 2019Natur.573..238M . doi : 10.1038/s41586-019-1542-3 . PMID: 31511686. S2CID : 119083861 .
- ^ سيفيرل، ب. فون دير وينس، L .؛ بيلوس، الكهروضوئية. أمرسدورفر، I.؛ ليميل، C .؛ ليبيش، F.؛ ستيلمر، س. شوم، T.؛ دولمان، CE؛ بالفي، أ؛ ثيرولف، PG (12 سبتمبر 2019). “طاقة انتقال الساعة النووية 229 ”. طبيعة . 573 (7773): 243–246 . أرخايف : 1905.06308 . بيب كود : 2019Natur.573..243S . دوى : 10.1038/s41586-019-1533-4 . بميد 31511684 . S2CID 155090121 .
- ↑ ثيرولف، بيتر (29 أبريل 2024). "إلقاء الضوء على نظير الساعة النووية للثوريوم-229" . الفيزياء . المجلد 17. doi : 10.1103/Physics.17.71 .
- ↑ إلويل، ر.؛ شنايدر، كريستيان؛ جيت، جاستن؛ تيرهون، جيه إي إس؛ مورغان، إتش دبليو تي؛ ألكساندروفا، إيه إن؛ تران تان، هوانغ باو؛ ديريفيانكو، أندريه؛ هدسون، إريك ر. (2 يوليو 2024). "إثارة الليزر للانتقال المتماثل النووي للثوريوم -229 في مادة صلبة مضيفة". رسائل المراجعة الفيزيائية . 133 (1) 013201. arXiv : 2404.12311 . doi : 10.1103/PhysRevLett.133.013201 . PMID 39042795.
سمة طيفية ضيقة محدودة بعرض خط الليزر عند
148.382 19 (4) stat (20) sys nm (2,020,407.3(5) stat (30) sys GHz ) الذي يتحلل بعمر افتراضي يبلغ568(13) stat (20) sys s . تُعزى هذه الخاصية إلى إثارة الحالة المتماثلة النووية للثوريوم -229 ، والتي وُجد أن طاقتها هي8.355 733 (2) stat (10)</sys> eV in 229 Th:LiSrAlF 6 .
- ↑ تشانغ، تشوانكون؛ أوي، تيان؛ هيغينز، جاكوب س.؛ دويل، جاك ف.؛ فون دير فينس، لارس؛ بيكس، كيلد؛ لايتنر، أدريان؛ كازاكوف، جورجي؛ لي، بينغ؛ ثيرولف، بيتر ج.؛ شوم، ثورستن؛ يي، جون (4 سبتمبر 2024). "نسبة تردد الانتقال المتماثل النووي للثوريوم -229 m والساعة الذرية للسترونتيوم -87 ". مجلة نيتشر . 633 (8028): 63-70 . arXiv : 2406.18719 . Bibcode : 2024Natur.633...63Z . doi : 10.1038/s41586-024-07839-6 . PMID: 39232152 .
يتم تحديد
تردد الانتقال بين
الحالة الأرضية
I
= 5/2 والحالة المثارة
I
= 3/2 على النحو التالي:
𝜈
Th
=
1
/
6
(
𝜈
a
+ 2
𝜈
b
+ 2
𝜈
c
+
𝜈
d
) =
2 020 407 384 335 (2) كيلو هرتز .
- ↑ جارمان، سام (12 يونيو 2026). "الساعات النووية تدق لأول مرة" . Phys.org . مؤرشف من الأصل في 15 يونيو 2026. تم الاطلاع عليه في 23 يونيو 2026 .
- 1 2 كونوفير، إميلي (11 يونيو 2026). "ساعات مصنوعة من نواة ذرية بدأت تدق لأول مرة" . ساينس نيوز .
- ↑ توسكاني دي كول، لوكا؛ وآخرون . (3 يونيو 2026). "ساعة نووية بصرية من الثوريوم-229 مع حلقة تغذية راجعة". arXiv : 2606.04997 [ physics.atom-ph ].
- ↑ هوانغ، بيتشين؛ وآخرون . (7 يونيو 2026). "ساعة نووية تعتمد على الثوريوم 229 ". arXiv : 2606.08870 [ physics.atom-ph ].
- ↑ كونوفير، إميلي (4 سبتمبر 2024). "نموذج أولي لساعة نووية يشير إلى ضبط دقيق للغاية للوقت" . ساينس نيوز .
- ↑ بيك، إيكهارد (25-27 سبتمبر 2012). مفاهيم وآفاق ساعة نووية للثوريوم-229 (ملف PDF) . ورشة عمل EMMI: ساعة النظير النووي للثوريوم -229m . دارمشتات. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 10 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه في 2 ديسمبر 2019 .
- 1 2 جيل، باتريك (28 أكتوبر 2011). "متى ينبغي لنا تغيير تعريف الثاني؟". المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 369 ( 1953): 4109-4130 . Bibcode : 2011RSPTA.369.4109G . doi : 10.1098/rsta.2011.0237 . PMID 21930568. S2CID 6896025 .
- ↑ "تقرير اللجنة الاستشارية للوحدات (CCU) للاجتماع الخامس والعشرين (21-23 سبتمبر 2021) إلى اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس" .
- ↑ ريل، فريتز (11 أغسطس 2008). حول التمثيلات الثانوية للثانية (ملف PDF) . الجمعية العامة للاتحاد الدولي لعلوم الراديو . المعهد الاتحادي للفيزياء والتقنية، قسم البصريات . شيكاغو. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 23 يونيو 2015. تم الاطلاع عليه في 23 يونيو 2026 .
- ↑ "وحدة الزمن (ثانية)" . كتيب النظام الدولي للوحدات . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . 2014 [2006]. مؤرشف من الأصل في 19 نوفمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 23 يونيو 2015 .
- ↑ " وثيقة روبيديوم 87 الصادرة عن المكتب الدولي للأوزان والمقاييس" (ملف PDF) . مؤرشفة (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 23 سبتمبر 2015. تم الاطلاع عليها بتاريخ 22 يونيو 2015 .
- ↑ إيسن، ل ؛ دونالدسون، ر. و؛ هوب، إ. ج؛ بانغهام، م. ج (يوليو 1973). "أعمال ليزر الهيدروجين في المختبر الفيزيائي الوطني". مجلة القياسات . 9 (3): 128-137 . رمز Bibcode : 1973Metro...9..128E . doi : 10.1088/0026-1394/9/3/004 . S2CID 250828528 .
- ↑ دوباي، أرنو؛ بيسويك، ألبرتو؛ ليبتيت، برونو؛ ريزو، كارلو (أغسطس 2003). "نصف قطر زيماخ للبروتون من قياسات الانقسام فائق الدقة للهيدروجين والهيدروجين الميوني" ( ملف PDF) . مجلة Physical Review A. 68 ( 5) 052503. arXiv : quant-ph/0308136 . Bibcode : 2003PhRvA..68e2503D . doi : 10.1103/PhysRevA.68.052503 . S2CID 3957861. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 14 يناير 2019. تم الاطلاع عليه في 26 سبتمبر 2016 .
- ↑ " وثيقة المكتب الدولي للأوزان والمقاييس بشأن السترونتيوم -87 " (ملف PDF) . مؤرشفة (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليها بتاريخ 25 يونيو 2015 .
- ↑ " وثيقة المكتب الدولي للأوزان والمقاييس بشأن أيون الألومنيوم رقم 27 " . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 2 أغسطس 2022. تم الاطلاع عليها بتاريخ 9 ديسمبر 2022 .
- ↑ بروير، س.؛ تشين، ج.-س.؛ هانكين، أ.؛ كليمنتس، إ. (15 يوليو 2019). " ساعة منطقية كمومية من الألومنيوم -27 مع عدم يقين منهجي أقل من 10⁻¹⁸ " . رسائل المراجعة الفيزيائية . 123 (3) 033201. arXiv : 1902.07694 . Bibcode : 2019PhRvL.123c3201B . doi : 10.1103/PhysRevLett.123.033201 . PMID 31386450. S2CID 119075546 .
- ↑ " وثيقة المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) حول أيون الإيتربيوم -171 (642 تيراهيرتز)" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 2 أغسطس 2022. تم الاطلاع عليها بتاريخ 9 ديسمبر 2022 .
- ↑ هانتمان، ن.؛ سانر، س.؛ ليباردت، ب.؛ تام، كريستينا (8 فبراير 2016). "ساعة ذرية أحادية الأيون بدقة منهجية تبلغ 3×10⁻¹⁸ " . رسائل المراجعة الفيزيائية . 116 (6) 063001. arXiv : 1602.03908 . Bibcode : 2016PhRvL.116f3001H . doi : 10.1103/PhysRevLett.116.063001 . PMID 26918984. S2CID 19870627 .
- ↑ " وثيقة المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) بشأن أيون الإيتربيوم -171 (688 تيراهيرتز)" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 2 أغسطس 2022. تم الاطلاع عليها بتاريخ 9 ديسمبر 2022 .
- ↑ لويتي، ج.؛ هانتمان، ن.؛ ليباردت، ب.؛ تام، كريستيان (3 فبراير 2016). "مقارنة ترددات الساعات الضوئية الأيونية 171Yb+ في معهد PTB والمختبر الفيزيائي الوطني NPL عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS PPP)". معاملات IEEE في الموجات فوق الصوتية، والمواد الكهروإجهادية، والتحكم في التردد . 63 (7): 981-985 . arXiv : 1507.04754 . doi : 10.1109/TUFFC.2016.2524988 . PMID 26863657. S2CID 20466105 .
- ↑ "StackPath" . www.laserfocusworld.com . سبتمبر 2001. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 فبراير 2022 .
- ↑ أحمد، عصام. "ما يمكن أن تخبرنا به أدق ساعة في العالم عن الأرض والكون" . phys.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 فبراير 2022 .
- ↑ «نوع جديد من الساعات الذرية يحافظ على دقة الوقت بشكل أكبر» . أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا | معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . ١٦ ديسمبر ٢٠٢٠. تاريخ الاطلاع: ١١ فبراير ٢٠٢٢ .
- ↑ وودوارد، آيلين (5 أكتوبر 2017). "أدق ساعة ذرية صُنعت على الإطلاق هي مكعب من الغاز الكمومي" . مجلة نيو ساينتست . تاريخ الاسترجاع: 11 فبراير 2022 .
- ^ رن، وي؛ لي، تانغ؛ تشو، تشيوزي؛ وانغ بن. لي لين. لو، ده شنغ؛ تشن، ويبياو. ليو ، ليانغ (18 ديسمبر 2020). "تطوير ساعة ذرية باردة في الفضاء" . مراجعة العلوم الوطنية . 7 (12): 1828-1836 . دوى : 10.1093/nsr/nwaa215 . ISSN 2095-5138 . بمك 8288775 . بميد 34691520 .
- ↑ andrew.novick@nist.gov (11 فبراير 2010). "مساعدة في ساعات WWVB التي يتم التحكم فيها لاسلكيًا" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST ). تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2022 .
- ↑ مكارثي، د.د .؛ سيدلمان، ب.ك. (2009). الزمن - من دوران الأرض إلى الفيزياء الذرية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. ص 266. ISBN 978-3-527-40780-4.
- ↑ "نظام تحديد المواقع العالمي" . Gps.gov. مؤرشف من الأصل في 30 يوليو 2010. تم الاطلاع عليه في 26 يونيو 2010 .
- ↑ ألان، ديفيد و. (1997). "علم ضبط الوقت" (ملف PDF) . مذكرة تطبيقية (1289). هيوليت باكارد. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 25 أكتوبر 2012.
- ↑ دانا، بيتر هـ.؛ بينرو، بروس م. (يوليو-أغسطس 1990). "دور نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في نشر الوقت والتردد بدقة" (ملف PDF) . GPSworld . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 15 ديسمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 27 أبريل 2014 .
- ↑ "توقيت GPS دقيق حتى 100 نانوثانية" . جاليون. مؤرشف من الأصل في 14 مايو 2012. تم الاطلاع عليه في 12 أكتوبر 2012 .
- ↑ "تصحيح التوقيت من التوقيت العالمي المنسق إلى توقيت نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)" . qps.nl. مؤرشف من الأصل بتاريخ 21 مارس 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2015 .
- ↑ "مقدمة عن معدات مستخدم نظام تحديد المواقع العالمي NAVSTAR" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 21 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2015 .القسم 1.2.2
- ↑ "إشعار إرشادي لمستخدمي نظام نافستار (نانو)" . مايو 2017. مؤرشف من الأصل في 28 مايو 2017. تم الاطلاع عليه في 4 أكتوبر 2015 .
- ↑ "إشعار استشاري لمستخدمي نظام نافستار (NANU) 2012034" . مركز عمليات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). 30 مايو 2012. مؤرشف من الأصل في 8 أبريل 2013. تم الاطلاع عليه في 2 يوليو 2012 .
- ↑ "المراجع الزمنية في نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية" . navipedia.net . مؤرشف من الأصل في 2 يونيو 2018. تم الاطلاع عليه في 2 أكتوبر 2015 .
- ↑ "وثيقة التحكم في واجهة نظام غلوناس، إشارة الراديو للملاحة في النطاقين L1 وL2 (ICD L1, L2 GLONASS)، المعهد الروسي لهندسة أجهزة الفضاء، الإصدار 5.1، 2008" (ملف PDF) . مؤرشف (PDF) من الأصل بتاريخ 14 أبريل 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 أكتوبر 2015 .
- ↑ «غاليليو يبدأ خدمة العالم» . وكالة الفضاء الأوروبية. مؤرشف من الأصل في 13 سبتمبر 2019. تم الاطلاع عليه في 15 ديسمبر 2016 .
- 1 2 "مساهمة غاليليو في نظام MEOSAR" . المفوضية الأوروبية. مؤرشف من الأصل في 9 يوليو 2016. تم الاطلاع عليه في 30 ديسمبر 2015 .
- ↑ "تعريف الحالة التشغيلية لإشارة الخدمة المفتوحة لنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية الأوروبي (غاليليو)، الإصدار 1.0، سبتمبر 2015" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 9 يناير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أكتوبر 2015 .
- ↑ "1 تعريف وتطبيق توقيت نظام غاليليو (GST). ICG-4 WG-D بشأن مقاييس التوقيت لأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية. جيروم ديلبورت. المركز الوطني للدراسات الفضائية - وكالة الفضاء الفرنسية" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 6 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 5 أكتوبر 2015 .
- ↑ "ساعات غاليليو" . وكالة الفضاء الأوروبية. مؤرشف من الأصل في 29 أغسطس 2019. تم الاطلاع عليه في 16 يناير 2017 .
- ↑ "بدء تشغيل نظام غاليليو" . الوكالة الأوروبية لأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية. 15 ديسمبر 2016. مؤرشف من الأصل في 15 يناير 2021. تم الاطلاع عليه في 1 فبراير 2017 .
- ↑ "خدمات غاليليو الأولية - الخدمة المفتوحة - تقرير الأداء الفصلي أكتوبر - نوفمبر - ديسمبر 2017" (ملف PDF) . المركز الأوروبي لخدمات GNSS. 28 مارس 2018. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 26 أغسطس 2019. تم الاطلاع عليه في 28 مارس 2017 .
- ↑ "خدمة غاليليو المفتوحة والبحث والإنقاذ - تقارير الأداء الفصلية، والتي تتضمن إحصاءات الأداء المقاسة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 أغسطس 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 مارس 2019 .
- ↑ "مازر الهيدروجين السلبي (PHM)" . سافران - الملاحة والتوقيت . مؤرشف من الأصل في 6 مارس 2019. تم الاسترجاع في 30 يناير 2017 .
- ↑ "معيار التردد الذري للروبيديوم (RAFS)" . safran-navigation-timing.com . مؤرشف من الأصل في 6 نوفمبر 2018. تم الاطلاع عليه في 30 يناير 2017 .
- ↑ "وصف المقياس الزمني لنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 28 أكتوبر 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أكتوبر 2015 .
- ↑ "وكالة الفضاء الأوروبية تضيف إزاحة التوقيت إلى رسالة الملاحة في نظام غاليليو" . insidegnss.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28 مارس 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أكتوبر 2015 .
- ↑ بيلشر، ديفيد (1 نوفمبر 2021). "هل تحاول الوصول إلى مكان ما؟ قد تساعدك الساعة الذرية" . صحيفة نيويورك تايمز . ISSN 0362-4331 . تاريخ الاسترجاع: 15 فبراير 2022 .
- ↑ مكتب الملاحة عبر الأقمار الصناعية الصيني، الإصدار 2.0، ديسمبر 2013
- ↑ "تعريف وتحقيق توقيت نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية COMPASS/BeiDou، تشونهاو هان، مركز بكين العالمي للمعلومات (BGIC)، بكين، الصين" (ملف PDF) . مؤرشف (PDF) من الأصل بتاريخ 29 أكتوبر 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أكتوبر 2015 .
- ↑ «نظام بيدو الصيني المنافس لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يبدأ بتقديم بيانات الملاحة» . بي بي سي. ٢٧ ديسمبر ٢٠١١. مؤرشف من الأصل في ٣ فبراير ٢٠١٢. تم الاطلاع عليه في ٢٢ يونيو ٢٠١٨ .
- ^ “يفتح نظام Beidou GPS الصيني البديل للجمهور في آسيا” . بي بي سي. 27 ديسمبر 2012 مؤرشفة من الأصلي في 27 ديسمبر 2012 . تم الاسترجاع 27 ديسمبر 2012 .
- ↑ فارما، كيه جيه إم (27 ديسمبر 2018). "نظام بيدو الصيني للملاحة عبر الأقمار الصناعية، المنافس لنظام تحديد المواقع العالمي الأمريكي، يبدأ خدماته العالمية" . livemint.com . مؤرشف من الأصل في 27 ديسمبر 2018. تم الاطلاع عليه في 27 ديسمبر 2018 .
- ↑ «الصين تضع القمر الصناعي الأخير لشبكة بيدو في مداره - وسائل الإعلام الرسمية» . رويترز . ٢٣ يونيو ٢٠٢٠. مؤرشف من الأصل في ٢٨ أكتوبر ٢٠٢٠. تم الاطلاع عليه في ٢٣ يونيو ٢٠٢٠ .
- ↑ لاندو، إليزابيث (27 أبريل 2015). "الساعة الذرية للفضاء السحيق" . ناسا . مؤرشف من الأصل في 10 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه في 29 أبريل 2015 .
- ↑ نورثون، كارين (25 يونيو 2019). "إطلاق مهمات ناسا التكنولوجية على متن صاروخ فالكون الثقيل التابع لشركة سبيس إكس" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 فبراير 2022 .
- ↑ "ناسا تُفعّل الساعة الذرية للفضاء السحيق" . مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 فبراير 2022 .
- ↑ هارتونو، نعومي (1 أكتوبر 2021). "العمل الإضافي: ساعة ناسا الذرية للفضاء السحيق تُكمل مهمتها" . ناسا . تم الاسترجاع في 20 فبراير 2022 .
- ↑ "داربا تسعى لتطوير ساعة ذرية أكثر دقة لتحل محل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)" . ذا ديفنس بوست . 1 فبراير 2022. تاريخ الاطلاع: 15 فبراير 2022 .
- ↑ «داربا تطلق برنامجًا لإنشاء ساعات ذرية ضوئية» . تكنولوجيا القوات الجوية . 21 يناير 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2022 .
- 1 2 مايكل أ. لومباردي، "ما مدى دقة الساعة التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو؟" ، مؤرشف في 7 يناير 2021 في Wayback Machine ، المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، 2010.
- ↑ لومباردي (24 سبتمبر 2009). "محطة راديو WWV" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2022 .
- ↑ تشين، صوفيا. "هؤلاء الفيزيائيون راقبوا دقات الساعة لمدة 14 عامًا متواصلة" . وايرد . ISSN 1059-1028 . تاريخ الاسترجاع: 15 فبراير 2022 .
- ↑ بوثويل، توبياس؛ كينيدي، كولين جيه؛ إيبلي، ألكسندر؛ كيدار، دروف؛ روبنسون، جون إم؛ أولكر، إريك؛ ستارون، ألكسندر؛ يي، جون (2022). "حل الانزياح الأحمر التثاقلي عبر عينة ذرية بحجم المليمتر". نيتشر . 602 (7897): 420-424 . arXiv : 2109.12238 . Bibcode : 2022Natur.602..420B . doi : 10.1038 / s41586-021-04349-7 . PMID 35173346. S2CID 237940816 .
- ↑ sarah.henderson@nist.gov (16 فبراير 2022). "ساعات JILA الذرية تقيس النسبية العامة لأينشتاين على مستوى المليمتر" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST ). تاريخ الاسترجاع: 17 فبراير 2022 .
- ↑ "ساعة فائقة الدقة تُظهر كيفية ربط عالم الكم بالجاذبية" . مجلة كوانتا . 25 أكتوبر 2021. تاريخ الاطلاع: 16 فبراير 2022 .
- ↑ mark.esser@nist.gov (18 يونيو 2020). "ضبط الوقت في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2022 .
- ↑ "TimeChainZ - التقارير التنظيمية للتداول عالي التردد" . www.chainzy.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 فبراير 2022 .
- ↑ جينغ، ييلونغ؛ ليو، شييو؛ ين، زي؛ نايك، أشيش؛ برابهاكار، بالاجي؛ روزنبلوم، مندل؛ فهدات، أمين (2018). استغلال تأثير الشبكة الطبيعي لمزامنة الساعة القابلة للتوسع والدقيقة . ندوة USENIX الخامسة عشرة حول تصميم وتنفيذ الأنظمة الشبكية. الصفحات 81-94 . ISBN 978-1-939133-01-4.
- ↑ كولر، إس بي؛ غروتي، جيه؛ فوغت، إس تي؛ المسعودي، إيه؛ دورشر، إس؛ هافنر، إس؛ ستير، يو؛ ليسدات، سي إتش. (13 فبراير 2017). "ساعة شبكية بصرية محمولة مع" عدم اليقين 7 × 10⁻¹⁷ " . مجلة Physical Review Letters . 118 (7) 073601. arXiv : 1609.06183 . doi : 10.1103/PhysRevLett.118.073601 . ISSN 0031-9007 . PMID 28256845. S2CID 40822816 .
- ↑ "قاعدة بيانات قسم التوقيت في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس" . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . تم الاطلاع عليها بتاريخ 20 فبراير 2025 .
- الساعات الذرية
