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新型原子钟稳定精度达3亿年之一秒
新型原子钟稳定精度达3亿年之一秒
www.dicp.cn    发布时间:2013-07-26 13:56    栏目类别:科普图文
英国国家物理实验室中的锶光晶格钟,据称它比之前建造的任何钟都精确3倍以上。
英国国家物理实验室中的锶光晶格钟,据称它比之前建造的任何钟都精确3倍以上。

  北京时间7月15日消息,据美国国家地理网站报道,近日,来自巴黎天文台的一个物理学家小组测试了一种改进型的原子钟,据称其精度达到了3亿年之一秒。这种钟或许有一天会被用来重新定义“秒”的概念。

  这种新的原子钟被称为“光晶格钟”(optical lattice clock),它利用激光和锶原子的振荡来计时。光晶格钟的精度极高,如果从大爆炸的时候开始计时的话,到现在总共约138亿年的时间里,它只少计算了约46秒。

  由于在精确解析时间方面的稳定性和一致性,使光晶格钟从各种尖端的原子钟之中脱颖而出。而正是由于它如此精密和稳定,或许最终可以被用来重新定义“秒”的标准。“比方说,你的手表或许在这一天多了一秒,而在第二天少了一秒,”研究负责人,来自巴黎天文台的杰罗姆(Jerome Lodewyck)说,“平均下来,在一百万年的时间里,这只手表看上去似乎也相当精准,但事实上它并不稳定。”

  新的光晶格钟已被证实相当稳定。杰罗姆及其团队的研究显示,在可测量的范围内,两个分开的光学时钟能够保持完美的同步。在精确度和稳定性上的飞跃,或许可以为众多应用提供启发,从天文学到理论物理学,从远距离通信到GPS绘图等等。例如,GPS卫星就需要精确的时间测量来进行三角定位。

  从20世纪60年代开始,原子钟就已经被用于计时标准的制定。就像古老的落地钟用钟摆来计时一样,原子钟利用极其规律和可测量的铯原子振荡进行计时——9192631770次振荡所持续的时间即为1秒。

  新的光晶格钟利用激光光束和锶原子进行计时。锶原子的振荡比铯原子更快,能将时间分割成更小的间隔,因此1秒钟能够被更精确地测定。

  “这些有点玄乎的描述——精确到3亿年中的一秒之类的——对于门外汉来说非常有用,它能将我们实现的精确程度表达出来,但这并不能真正代表我们做这项工作的动机,”杰罗姆说,“我们感兴趣的不是超长的时间尺度,而是极短的。”

  “3亿年中的一秒意味着在一天之中,仍然有大约0.01纳秒(十亿分之一秒)的延迟,”他说,“这其实并非表面上看到的那么微不足道,特别是当你想到光纤通信时,一个单一的远程通信时间段就是1纳秒的十分之一。”

  杰罗姆补充道:“不过,我并不是说现在的光通信领域就需要用到光晶格钟,这也许在未来才能实现。我对将来光晶格钟的实际应用十分有信心,就像当初的铯原子钟一样。”(任天)

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