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NIST-F1は、コロラド州ボルダーにある国立標準技術研究所（NIST）に設置されているセシウム噴水時計（原子時計の一種）で、米国の主要な時間と周波数の標準として機能しました。この時計は、テストと構築に4年未満しかかからず、NISTの物理計測研究所の時間周波数部門のスティーブ・ジェファーツとドーン・ミークホフによって開発されました。[ 1 ]
この時計は、1993年から1999年まで使用されていたセシウムビーム原子時計NIST-7に取って代わりました。NIST-F1はNIST-7より10倍正確です。2014年4月に発表された新しい標準NIST-F2に取って代わられました。NIST-F2標準はNIST-F1標準より約3倍正確になることを目指しており、NIST-F1時計と同時に運用する計画があります。[ 2 ] NIST-F1のBIPM TAIへの最新の貢献は2016年3月でした。[ 3 ]
この装置は、セシウム原子ガスを冷却して捕捉する対向伝搬レーザーで構成された光学モラセスから成ります。捕捉された原子は、マイクロ波チャンバー内の2つの垂直レーザーによって上方に推進されます。マイクロ波の正確な周波数に応じて、セシウム原子は励起状態に達します。レーザービームを通過すると、原子は蛍光を発します（光子を放出します）。最大の蛍光を発するマイクロ波周波数が、秒を定義するために使用されます。[ 1 ]
同様の精度を持つ原子噴水時計は、パリ天文台、英国国立物理研究所（NPL） 、ドイツ連邦物理技術研究所などの他の時間と周波数の研究機関によって運用されている。 [ 1 ]
2013年時点で、時計の不確かさは約3.1 × 10 −16 (0.00031 ppt ) であった。1億年以上経過しても、1秒も進まないと予想されている。[ 1 ]
さまざまな一次周波数および時間標準の評価精度u Bレポートは、国際度量衡局(BIPM)によってオンラインで公開されています。2013 年 5 月、NIST-F1 セシウム噴水時計はu Bが3.1 × 10 −16であると報告しました。しかし、この BIPM レポートと他の最近のレポートは、2005 年の評価に基づいています。[ 4 ]この評価では、NIST が開発したモデル[ 5 ]を使用して、分布空洞位相として知られるドップラー周波数シフトを評価しましたが、一部の人はこのモデルが不正確であると考えています。[ 6 ] NIST-F2 の最近の評価では、NIST-F1 で使用された分布空洞位相の NIST モデルは使用されておらず、NIST-F2 は代わりに他の標準により適合したアプローチを使用しましたが、その分布空洞位相の評価には他の欠点があることが示されました。[ 7 ]
2020年からNIST-F1のマイクロ波共振器が再構築され、NIST-F4が作成されました。NIST-F4は2025年4月現在、BIPMによる認証を受けています。[ 8 ]
2025年12月19日、NISTでの停電とバックアップ発電機の故障が重なり、ボルダー時計から送信される信号に障害が発生した。時計の精度はその後回復した。[ 9 ]