Die Definition für die Cäsiumuhr lautet:

9192631770 Zyklen pro Sekunde ist die Frequenz der Radiowellen, die in den Cäsiumatomen eine maximale Resonanz verursachen, eine physikalisch messbare Bedingung.

Dies entspricht einer bestimmten Einstellung des Radios.Wenn Sie die Einstellung beibehalten, wird die angegebene Referenzfrequenz angezeigt.

Sie haben Recht und das Video ist falsch. Wenn Cäsiumatome ständig zwischen den beiden Hyperfeinzuständen oszillieren würden, würden Cäsiumstrahluhren überhaupt nicht funktionieren!

In seiner einfachsten Form verwendet eine Cäsiumstrahluhr einen Magneten, um einen Atomstrom basierend auf ihrem Hyperfeinzustand in zwei Ströme zu trennen. Ein Zustand wird ausgewählt, um die Röhre hinunter zu fahren, um einem oszillierenden Magnetfeld im Mikrowellenbereich ausgesetzt zu werden, und die anderen werden verschwendet. Nach der Mikrowellenkammer wird der Strom wieder magnetisch getrennt, wobei ein Zustand (der sich von dem Zustand unterscheidet, der beim ersten Mal durch eine bestimmte Energie ausgewählt wurde) auf ein Ziel trifft, das auf Cäsiumatome reagiert, indem es ein elektrisches Signal erzeugt

Der Effekt ähnelt in etwa den gekreuzten Polarisatoren eines LCD-Displays. Da ein Zustand vor der Mikrowellenkammer ausgewählt wird und danach ein anderer Zustand ausgewählt wird, gibt es kein Signal, es sei denn, Atome haben den Zustand dazwischen geändert. "Normalerweise" passiert dies nicht, aber wenn die Mikrowellenröhre die Atome mit Energie bombardiert, die dem gewünschten Hyperfeinübergang entspricht, absorbieren einige der Atome Energie, machen den Übergang und werden am anderen Ende erkannt. Durch Einbau des Strahls und des Detektors in den Regelkreis eines variablen Oszillators kann die Mikrowellenfrequenz unabhängig von den äußeren Bedingungen auf der Frequenz gehalten werden, die den Hyperfeinübergang verursacht

Der Teil davon, der für Ihre Frage entscheidend ist, ist die Aussage, dass die Cäsiumatome den Zustand zwischen den A- und B-Selektoren nicht ändern, es sei denn, etwas veranlasst sie dazu.Wenn sie ihre Zustände bei> 9 GHz ändern würden, würden kleine Schwankungen der Laufzeiten für die Atome (die sich mit Hunderten oder Tausenden von m / s bewegen, aber nicht annähernd der Lichtgeschwindigkeit entsprechen) zu einem völlig zufälligen Signal am Detektor führen.Stattdessen erhalten wir ein kohärentes Signal, da die Rate der spontanen Hyperfeinübergänge im Vergleich zu der Zeit, die die Atome in der Röhre verbringen, gering ist.Jede Art von Wechselwirkung, die den Hyperfeinzustand eines Atoms durcheinander bringen kann, verringert die Empfindlichkeit der Uhr, und die Beseitigung dieser Wechselwirkungen ist ein großer Teil der Maximierung der Genauigkeit.

Ja, sie schwingen wirklich zwischen zwei verschiedenen Zuständen (nicht einfach in eine Richtung), aber wie Sie vermuten, schwingen sie nicht mit der Referenzfrequenz.

Anstatt "nur" Strahlung an die Atome zu senden, um diese zu absorbieren, interagieren sie auch mit einem oszillierenden Magnetfeld (das sich auf der Referenzfrequenz befindet). Dieses Feld spornt einige der Atome an, Strahlung zu absorbieren oder zu emittieren. Beide Zustände werden also durch die inneren Bedingungen in den anderen Zustand getrieben.

Eine eher technische Beschreibung einer Cäsiumuhr finden Sie unter leapsecond.com

Einige der relevanten Elemente daraus:

Ein angelegtes Strahlungsfeld mit einer Frequenz, die dem Übergang entspricht. in der Diskussion induziert Atome im F = 4-Zustand, ein Quantum von zu emittieren Energie und diejenigen im Zustand F = 3, um ein Energiequantum zu absorbieren; sie sind in ihren magnetischen Momenten nach einem solchen Übergang umgekehrt, und sollen gefloppt sein.

[...]

Die magnetische Komponente des injizierten Mikrowellenfeldes interagiert mit die Atome. Wenn die Frequenz bei der Übergangsfrequenz liegt, 9,192,631,774.3133 Hz, dann floppen Atome zur anderen Übergangsenergie Zustand. Da ihr effektives magnetisches Moment hierdurch umgekehrt wird In seiner Richtung kann ein zweiter Zustandswahlmagnet, der "B" -Magnet, selektiv umgedrehte Atome zum Detektor ablenken.