Цезиевые атомные часы — это атомные часы, основанные на электронном магнитном резонансе атомов цезия-133, и они служат основой современного стандарта времени. Их принцип основан на расщеплении энергетических уровней сверхтонкой структуры основного состояния атомов цезия, обладая очень высокой стабильностью и точностью.

Конкретно принцип работы цезиевых атомных часов следующий:

1.     Лазерное охлаждение используется для охлаждения атомов цезия до температуры ниже абсолютного нуля, чтобы уменьшить влияние теплового движения атомов на точность.

2.     Оптический резонатор используется для генерации микроволнового сигнала с определенной частотой, которая соответствует разнице энергий (т.е. сверхтонкой структуре) между двумя энергетическими уровнями атомов цезия.

3.     Микроволновый сигнал с этой частотой затем передается в микроволновый резонатор и взаимодействует со спинами электронов в атомах цезия, вызывая переход электронов в атомах цезия на более высокий энергетический уровень.

4.     Затем, постепенно регулируя частоту микроволнового сигнала, электроны в атомах цезия заставляют непрерывно переходить между высоким и низким энергетическими уровнями до тех пор, пока не будет наблюдаться максимальная скорость поглощения.

5.     Эта максимальная скорость поглощения соответствует определенной частоте сверхтонкой структуры атома цезия и может использоваться в качестве точного эталона времени.

6.     Наконец, электроника, управляемая компьютером, используется для записи изменений сверхтонкой структуры атома цезия, чтобы поддерживать точность и стабильность часов.

Таким образом, цезиевые атомные часы используют преимущества характеристик атомов цезия, применяют частоту перехода атомов цезия в качестве стандарта времени и могут обеспечивать очень точную временную привязку.