授時系統(tǒng)原子時
授時系統(tǒng)原子時
原子時是基于原子的穩(wěn)定振蕩和電磁輻射的周期性性質，作為時間的基準來進行精確計量的標準。其具有極高的穩(wěn)定性和精度，是國際上公認的最高精度的時間計量方式之一。
原子時的產生和應用歷史
20世紀30年代初，原子物理學家發(fā)現(xiàn)某些元素的原子核放射出粒子的能量是具有確定的頻率的，這種頻率是非常穩(wěn)定的，而且精度非常高，與傳統(tǒng)的時間標準比如天體觀測所用的恒星時間相比，其精度要高得多。
1949年，美國貝爾實驗室的路易斯·艾森伯格（Louis Essen）等人首次將銫原子的振蕩作為計量時間的基準，制成了第一臺原子鐘，實現(xiàn)了人類歷史上對時間測量精度的重大突破。
隨著原子時的出現(xiàn)和發(fā)展，它逐漸成為了時間計量的國際標準。目前，國際上常用的時間標準是原子時，它是以銫原子振蕩頻率作為基準來確定的，通常使用國際原子時（TAI）和協(xié)調世界時（UTC）兩種時間系統(tǒng)。
原子時的工作原理
原子時的基本工作原理是利用原子核內部的電子在原子核外的軌道上發(fā)生能量躍遷時所輻射的電磁波的振蕩周期。一些原子核內部的電子在原子核外的軌道上的能級躍遷的頻率是非常穩(wěn)定的。這個頻率的穩(wěn)定性來源于原子核的穩(wěn)定性以及軌道上的電子與核的相互作用。
由于原子核內部的電子在躍遷時會輻射出電磁波，因此我們可以利用這種輻射來制造一種高精度的時鐘。實際上，這個時鐘的工作原理就是讓一個原子內的電子在兩個能級之間躍遷，同時使其輻射出一個具有非常穩(wěn)定頻率的電磁波。
以銫原子為例，通常使用的是銫133原子。在銫133原子中，原子核的32個中子和33個質子組成的核和它所包含的55個電子之間存在一定的相互作用。這些相互作用形成了兩個能級，它們之間的能量差就對應著一個