親愛的讀者你好，我是本篇文章的作者酷兒，很高興你我能在這麼大的網際網路相遇，世界好大奇妙的事情每一天都有，就讓我們一起去發現！上篇我們講到了通過磁場作用控制原子只在某兩個特定能級之間躍遷，那麼就有可能獲得與之相對應的特定的躍遷頻率。
首先要有一個真空管，創造一個強大的射頻場和特殊的磁場，然後射出一束分子數或原子數並完全聚焦選場激發和檢測等工作，聽起來可能是比較高難一點，大家可以想像所有的這些複雜的工作都要濃縮到一個相對簡單、佔地面積又不太大的儀器當中，這個顯然就是一個大難題！同時我們也說了需要觀察和控制原子僅在特定的超精細結構中躍遷，所以必須採取某些特殊的措施來減少譜線的寬度，這個震蕩場區要求保持均勻的微波場和磁場，理論上又說譜線寬度和震蕩場區的長度成反比。
震蕩場區的長度越長，譜線寬度就越窄，頻率計量的精度就越高，但是震蕩場區長了就意味這台鐘也肯定會變的越大越長，大概的意思就是要在一堆矛盾的要素當中去找到一個平衡點，這個是非常非常難的地方，總而言之就是怎麼樣把這口鐘能做小其實是非常不容易。1949年美國物理學家哈羅德萊昂斯利用氨分子的振動製造出了第一架原子鐘，我們就拿這個氨分子來解釋一下這個原子鐘的原理，我們到底是怎麼樣去測量它的？或許還是能夠幫助到你來理解的。
氨分子由一個氮原子和三個氫原子組成，那麼它的形狀看上去像一個三稜錐，還是比較規則的。三稜錐的底部每一個角上都有一個氫原子，唯一的一個氮原子是位於頂部，裝置中會產生一股微波轟擊氨分子，氨分子吸收能量就會開始震動，這個能量隨即又會被釋放出來，這個時候假如我們能夠觀察到氨分子，那麼應該是可以看到這個氮原子會上下移動，有點像我們小時候玩的那個叫溜溜球的東西。這些原子振動速度是非常快的，一秒鐘內可以達到240億次，如果說成頻率單位就是240億赫茲，這就是氨分子發出的電磁波頻率。
如果這個頻率非常非常穩定的話，那麼按照我們前面所說的思路，一秒就可以被定義為氨分子振蕩240億次所需要的時間，這個對觀測精細程度的要求有多大可想而知了。與此同時科學家還在孜孜不倦地尋找更為理想的原子鐘，目標主要集中在氫、銣、銫等元素原子，如果學過初中化學應該都聽說過。原因其實很簡單，因為鹼金屬原子結構相對來講比較簡單，最外層電子只是單個電子，那麼原子光譜的規律也就比較明顯了，躍遷的情況相對來講也會簡單一些。
事實上，早在1940年美國物理學家拉比就預見到了銫133的超精細結構是有可能作為頻率計量的基準，因為銫133有三個顯著的特點，一是比較容易測量；二是它是鹼金屬當中比較穩定的元素，原子質量又比較大，都卜勒平移比較小，譜線寬度相對來講也比較小，也就是說可以得到更高的精準度；第三銫在自然界中僅有一種同位素，所以這個情況就變得非常的簡單了。以上這些就是小編今天帶給大家帶來的信息啦！小夥伴們如果有什麼想說的可以給小編留言，也可以在評論區和小編一起討論，別忘了點讚和收藏哦！