NIST-F1 es un reloj de fuente de cesio , un tipo de reloj atómico , del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en Boulder , Colorado , y sirve como el principal estándar de tiempo y frecuencia de los Estados Unidos . El reloj tardó menos de cuatro años en probarse y construirse, y fue desarrollado por Steve Jefferts y Dawn Meekhof de la División de Tiempo y Frecuencia del Laboratorio de Medición Física del NIST. [1]
El reloj reemplazó al NIST-7 , un reloj atómico de haz de cesio utilizado desde 1993 hasta 1999. NIST-F1 es diez veces más preciso que NIST-7. Ha sido reemplazado por un nuevo estándar, NIST-F2 , anunciado en abril de 2014. El estándar NIST-F2 apunta a ser aproximadamente tres veces más preciso que el estándar NIST-F1, y hay planes para operarlo simultáneamente con el NIST- Reloj F1. [2] La contribución más reciente de NIST-F1 a BIPM TAI fue en marzo de 2016. [3]
Medida de frecuencia
El aparato consiste en una melaza óptica hecha de láseres de contrapropagación que enfrían y atrapan un gas de átomos de cesio. Una vez atrapados, los átomos son impulsados hacia arriba por dos láseres verticales dentro de una cámara de microondas. Dependiendo de la frecuencia exacta de las microondas, los átomos de cesio alcanzarán un estado excitado. Al pasar a través de un rayo láser, los átomos emitirán fluorescencia (emitirán fotones). La frecuencia de microondas que produce la máxima fluorescencia se utiliza para definir la segunda. [1]
Otros laboratorios de tiempo y frecuencia, como el Observatorio de París , el Laboratorio Nacional de Física (NPL) en el Reino Unido y el Physikalisch-Technische Bundesanstalt en Alemania , operan relojes de fuente atómica similares, con una precisión comparable . [1]
Precisión
En 2013, la incertidumbre del reloj era de aproximadamente 3,1 × 10 −16 . Se espera que no gane ni pierda un segundo en más de 100 millones de años. [1]
Exactitud evaluada
La Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) publica en línea los informes de precisión evaluados u B de varios estándares primarios de frecuencia y tiempo . En mayo de 2013, el reloj de fuente de cesio NIST-F1 informó un u B de 3,1 × 10 −16 . Sin embargo, ese informe BIPM y los otros informes recientes se basan en una evaluación que data de 2005. [4] Se utilizó un modelo desarrollado por NIST [5] para evaluar los cambios de frecuencia Doppler, conocido como fase de cavidad distribuida, que se demostró que es incorrecto. [6] La evaluación reciente de NIST-F2 no utilizó el modelo NIST de fase de cavidad distribuida utilizado para NIST-F1 y, mientras que NIST-F2 utilizó un enfoque más alineado con otros estándares, se demostró que la evaluación de la fase de cavidad distribuida tiene otras deficiencias. [7]
Referencias
- ^ a b c d "Reloj atómico de fuente de cesio NIST-F1: el estándar principal de frecuencia y hora para los Estados Unidos" . NIST . 26 de agosto de 2009 . Consultado el 2 de mayo de 2011 .
- ^ Ost, Laura (3 de abril de 2014). "NIST lanza un nuevo estándar de tiempo de Estados Unidos: reloj atómico NIST-F2" . Consultado el 2 de enero de 2015 .
- ^ "BIPM - Servidor FTP del Departamento de Tiempo" . www.bipm.org . Consultado el 18 de abril de 2019 .
- ^ TP Heavner, SR Jefferts, EA Donley, JH Shirley y TE Parker, "NIST-F1: Mejoras recientes y evaluaciones de precisión", Metologia, vol. 42 , págs. 411-422, 2005
- ^ SR Jefferts, JH Shirley, N. Ashby, EA Burt y GJ Dick, "Dependencia de potencia de sesgos de frecuencia inducidos por fase de cavidad distribuida en estándares de frecuencia de fuentes atómicas", IEEE Trans. sobre ultrasonidos, ferroeléctricos y control de frecuencia, vol. 52 , págs. 2314-2321, 2004.
- ^ "Comentario sobre 'Estándar de frecuencia de fuente atómica precisa de rubidio'", Ruoxin Li y Kurt Gibble, Metrologia 48 , 446-447 (2011).
- ^ Comentario sobre 'Primera evaluación de precisión de NIST-F2', Kurt Gibble, Metrologia 52 , 163, enero de 2015
enlaces externos
- Hora atómica de EE. UU.
- Reloj con fuente de cesio NIST-F1
- SR Jefferts; J Shirley; TE Parker; TP Heavner; DM Meekhof; C Nelson; F Levi; G Costanzo; A De Marchi; R Drullinger; L Hollberg; WD Lee; FL Walls (2002). "Evaluación de la precisión de NIST F-1" (PDF) . Metrologia . 39 (4): 321–336. Bibcode : 2002Metro..39..321J . doi : 10.1088 / 0026-1394 / 39/4/1 . Archivado desde el original (PDF) el 18 de marzo de 2005 . Consultado el 25 de noviembre de 2007 .