6. Применение квантовых стандартов частоты

Квантовые стандарты частоты уже введены в систему службы времени, в результате чего ее точность увеличилась за последние 10 лет не менее чем в 100 раз. После формального признания а т о м-н о й секундыв качестве основы исчисления времени измени­лась роль астрономич. наблюдений в службе времени. Они служат

но для определения длительности секунды, а лишь для поддержа­ния соответствия атомной шкалы времени с астрономической.

Очень важна роль К. с. ч. в н а в и г а ц и и (определении точного расположения корабля пли самолета). Наиболее совершен­ные системы радионавигации основаны на определении времени распространения радиоволн от неск. радиопередающих станций до корабля или самолета. Введение К. с. ч. для контроля частоты передатчиков позволяет увеличить точность этих систем, действующих в любое время суток и при всякой погоде.

Еще большее значение имеет применение К. с. ч. в космич. навигации для определения положения и скорости космич. корабля при дальних полетах. При малой мощности передатчиков и малых размерах антенн на борту космич. корабля дальнюю радионавига­цию и радиосвязь можно надежно осуществить только в чрезвы­чайно узких каналах, т. е. требуется огромная стабильность сиг­налов передатчика, что достигается при помощи К. с. ч. На­земные и особенно морские геодезич. и картографии, работы по существу весьма близки к задачам навигации. Применение К. с. ч. повышает качество геодезич. измерений и значительно удешевляет их выполнение.

Благодаря К. с. ч. измерение промежутков времени и частоты периодич. колебаний достигло точности, недоступной др. видам измерений. Поэтому ученые и инженеры стремятся свести измере­ние др. величин к измерению частоты. Для этого применяются различные д а т ч и к и, преобразующие] неэлектрич. величины (давление, влажность и т. п.) в электрич. сигналы, а последние в изменение частоты стабильных генераторов. К. с. ч. постепенно все шире внедряются в научные исследования, в промышленность, в систему радиовещания. Стоимость К. с. ч. с оптич. накачкой все более приближается к стоимости кварцевого стан­дарта частоты. Однако квантовый прибор, в отличие от своего кварцевого конкурента, несравненно более виброустойчив.

Несмотря на то, что К. с. ч. достигли поистине изумительных точностей, эти точности не являются предельными. Напр., приме­нение таллия Т1 в атомнолучевых стандартах должно позволить по­высить их точность в 10—15 раз. Эта возможность основана на отличии энергетич. спектра Т1 от энергетич. спектра Cs. Однако уже сейчас ясны трудности, возникающие на этом пути. Высокий потенциал ионизации Т1 требует разработки новых приемников пучка Т1. Кроме того, необходимо улучшить качество П-образного резона­тора или создать резонатор нового типа, т. к. существующая техно­логия пе позволяет обеспечить нужной точности совпадения фаз электромагнитных колебаний в обоих концах П-образного резо­натора.

Соотношение неопределенностей указывает на прямой путь уменья гения погрешности К. с. ч. — увеличение времени взаимо­действия за счет применения медленных атомов или молекул. Од­нако прямые пути не всегда бывают самыми легкими. Ни одно предложение по применению медленных молекул в аммиачном мо­лекулярном генераторе еще не реализовано. Но работы в этом направлении не следует считать безнадежными.

Далеко не ясны предельные характеристики квантового гене­ратора на парах рубидия с оптич. накачкой. Пока такие генераторы изучаются лишь'в СССР ы в США. Их перспективы весьма обна-

дежпвающп. Еще не реализованы предложения о создании ком бпнированных К. с. ч., в к-рых одновременно работают неск. кван­товых приборов, основанных на различных принципах. Но реали­зованы и К. с. ч. оптич. диапазона. Т. о., имеются основания ожи­дать дальнейшего увеличения точности измерения частоты и вре­мени. Можно с уверенностью говорить и о том, что в ближайшем будущем мы станем свидетелями объединения в едином физич. процессе эталона времени и эталона длины. Это значит, что период избранного электромагнитного колебания, порождаемого квантовой системой, будет служить основой измерения времени, а длина волны этого же электромагнитного колебания будет служить осно­вой измерения длины (см. Оптические стандарты частоты).

Лит.: 1) Ж а б о т и и с к и й М. Е., Радунская И. Л., Время, по которому мы живем, М., 1962; 2) Г р и г о р ь я н ц В. В., Ж а б о т и н- #я с к и й м. Е., 3 о л и н В. Ф., Квантовые стандарты частоты, М.. 1968; 3) О р а- Ш- е в с к и й а. н., Молекулярные генераторы, М., 1964; 4) Зингер Дж„ 1г Мазеры, пер. с англ., м., 1961. М. Е. Жаботинский.

Ш.

'■

"■,■■■>

т.

_{КВАНТОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ}

сверхвысоких частот (СВЧ)