NIST-F1

NIST-F1 is a cesium fountain clock, a type of atomic clock, in the National Institute of Standards and Technology (NIST) in Boulder, Colorado, and served as the United States' primary time and frequency standard. The clock took fewer than four years to test and build, and was developed by Steve Jefferts and Dawn Meekhof of the Time and Frequency Division of NIST's Physical Measurement Laboratory.^[1]

The clock replaced NIST-7, a cesium beam atomic clock used from 1993 to 1999. NIST-F1 is ten times more accurate than NIST-7. It has been succeeded by a new standard, NIST-F2, announced in April 2014. The NIST-F2 standard aims to be about three times more accurate than the NIST-F1 standard, and there are plans to operate it simultaneously with the NIST-F1 clock.^[2] The most recent contribution of NIST-F1 to BIPM TAI was in March 2016.^[3]

The apparatus consists of an optical molasses made of counter-propagating lasers which cool and trap a gas of cesium atoms. Once trapped, the atoms are propelled upward by two vertical lasers inside a microwave chamber. Depending on the exact frequency of the microwaves, the cesium atoms will reach an excited state. Upon passing through a laser beam, the atoms will fluoresce (emit photons). The microwave frequency which produces maximum fluorescence is used to define the second.^[1]

Similar atomic fountain clocks, with comparable accuracy, are operated by other time and frequency laboratories, such as the Paris Observatory, the National Physical Laboratory (NPL) in the United Kingdom and the Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Germany.^[1]

As of 2013, the clock's uncertainty was about 3.1 × 10⁻¹⁶ (0.00031 ppt). It is expected to neither gain nor lose a second in more than 100 million years.^[1]

ينشر المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) تقارير دقة uB المُقَيَّمة لمختلف معايير التردد والزمن الأساسية على الإنترنت. في مايو 2013 ، سجلت ساعة نافورة السيزيوم NIST-F1 قيمة _uB قدرها 3.1 × ^{10⁻¹⁶ . مع ذلك، يستند تقرير BIPM هذا، والتقارير الحديثة الأخرى} _، إلى تقييم يعود تاريخه إلى عام 2005. ^{[ 4 ]} وقد استخدم نموذجًا طوره المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) ^{[ 5 ]} لتقييم انزياحات تردد دوبلر، المعروفة باسم طور التجويف الموزع، والتي يعتقد البعض أنها غير صحيحة. ^{[ 6 ]} لم يستخدم التقييم الحديث لـ NIST-F2 نموذج NIST لطور التجويف الموزع المستخدم في NIST-F1، وبينما استخدم NIST-F2 نهجًا أكثر توافقًا مع المعايير الأخرى، فقد تبين أن تقييم طور التجويف الموزع هذا يعاني من أوجه قصور أخرى. ^{[ 7 ]}

ابتداءً من عام 2020، أعيد بناء تجويف الميكروويف الخاص بـ NIST-F1 لإنشاء NIST-F4 ، والذي يخضع حاليًا لعملية اعتماد من قبل المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) اعتبارًا من أبريل 2025. ^{[ 8 ]}

في 19 ديسمبر 2025، تسبب انقطاع التيار الكهربائي في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) بالإضافة إلى عطل في مولد احتياطي في حدوث خلل في الإشارات المرسلة من ساعة بولدر. وقد استُعيدت دقة الساعة لاحقًا. ^{[ 9 ]}

• التوقيت الذري الأمريكي
• ساعة نافورة السيزيوم NIST-F1
• إس آر جيفيرتس؛ جيه شيرلي؛ تي إي باركر؛ تي بي هيفنر؛ دي إم ميكهوف؛ سي نيلسون؛ إف ليفي؛ جي كوستانزو؛ إيه دي مارشي؛ آر درولينجر؛ إل هولبيرج؛ دبليو دي لي؛ إف إل وولس (2002). "تقييم دقة معيار NIST F-1" (ملف PDF) . مجلة Metrologia . 39 (4): 321-336 . Bibcode : 2002Metro..39..321J . doi : 10.1088/0026-1394/39/4/1 . S2CID 250794497. مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 18 مارس 2005. تاريخ الاسترجاع : 25 نوفمبر 2007 .