授時(shí)系統原子時(shí)

原子時(shí)是基于原子的穩定振蕩和電磁輻射的周期性性質(zhì)，作為時(shí)間的基準來(lái)進(jìn)行精確計量的標準。其具有極高的穩定性和精度，是國際上公認的最高精度的時(shí)間計量方式之一。

原子時(shí)的產(chǎn)生和應用歷史

20世紀30年代初，原子物理學(xué)家發(fā)現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，這種頻率是非常穩定的，而且精度非常高，與傳統的時(shí)間標準比如天體觀(guān)測所用的恒星時(shí)間相比，其精度要高得多。

1949年，美國貝爾實(shí)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(shí)間的基準，制成了第一臺原子鐘，實(shí)現了人類(lèi)歷史上對時(shí)間測量精度的重大突破。

隨著(zhù)原子時(shí)的出現和發(fā)展，它逐漸成為了時(shí)間計量的國際標準。目前，國際上常用的時(shí)間標準是原子時(shí)，它是以銫原子振蕩頻率作為基準來(lái)確定的，通常使用國際原子時(shí)（TAI）和協(xié)調世界時(shí)（UTC）兩種時(shí)間系統。

原子時(shí)的工作原理

原子時(shí)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(shí)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定的。這個(gè)頻率的穩定性來(lái)源于原子核的穩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(shí)會(huì )輻射出電磁波，因此我們可以利用這種輻射來(lái)制造一種高精度的時(shí)鐘。實(shí)際上，這個(gè)時(shí)鐘的工作原理就是讓一個(gè)原子內的電子在兩個(gè)能級之間躍遷，同時(shí)使其輻射出一個(gè)具有非常穩定頻率的電磁波。

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(gè)中子和33個(gè)質(zhì)子組成的核和它所包含的55個(gè)電子之間存在一定的相互作用。這些相互作用形成了兩個(gè)能級，它們之間的能量差就對應著(zhù)一個(gè)