下一個光學原子鐘晶片比咖啡豆還小

2020-12-03 cnBeta

我們中的大多數人都認為時間自然存在,然而,對於科學技術中一些應用來說,精確到毫秒可以創造一個與眾不同的世界。這種精度就需要用到原子鐘,而美國國家標準與技術研究院(NIST)開發了一個光學原子鐘晶片比咖啡豆還小。

原子鐘利用原子在一定條件下發出的信號為一秒鐘的基礎。今天大多數原子鐘都使用銫原子的自然振動來測量微波頻率,這是目前國際上對秒定義的基礎。然而,使用振蕩器的微波頻率往往需要初始校準,並隨著時間的推移產生不一致的頻率,從而導致定時誤差。相比之下,光學原子鐘可以以更高的頻率運行,可以將時間分成更小的單位,從而增加了時鐘的「質量因數」。然而目前光學原子鐘往往是大而複雜的。

美國國家標準與技術研究所(NIST)正在開發一種更小的解決方案,它通過一個晶片上的蒸氣電池來測量銣而不是銫的活性。目前正在研究銣原子作為未來頻率標準中使用的潛在替代物。NIST的光學原子鐘需要更小的空間,更少的功率,只有大約275毫瓦。該研究所預計,這種新晶片可以製造出一個與手持設備一樣大的時鐘。這可能使它非常適合在學校和大學以外的地方使用,也可能是導航系統上的定時裝置,甚至是衛星上的備用時鐘,衛星上的原子鐘幾乎不可能進行維護,而且對功耗要求也及其苛刻。

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  • 精確度遠超現有水平 下一代光學原子鐘可探測引力波
    精確度遠超現有水平 下一代光學原子鐘可探測引力波 原標題:   科技日報北京11月29日電 (記者張夢然)英國《自然》雜誌29日在線發表的一項物理學研究指出,下一代光學原子鐘已經能比現有方法更精確地測量地球表面時空的引力扭曲。
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    科技日報北京11月29日電 (記者張夢然)英國《自然》雜誌29日在線發表的一項物理學研究指出,下一代光學原子鐘已經能比現有方法更精確地測量地球表面時空的引力扭曲。這一成果可用於探測引力波、檢測廣義相對論以及尋找暗物質。   時間的流逝並非絕對,而是取決於給定的參照標準。
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  • 「時間魔盒」原子鐘
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  • 下一代光學原子鐘更精確測量引力扭曲,可探測引力波、暗物質
    下一代光學原子鐘更精確測量引力扭曲,可探測引力波、暗物質 張夢然/科技日報 2018-11-30 07:50
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    ——美國國家標準與技術研究院(NIST)研究人員利用鏡面反射雷射脈衝,成功在野外傳輸超精確時間信號,其精度與最精確的下一代原子鐘相當。  本次試驗成果已發布在英國的《自然光子學》雜誌上,驗證了處於不同地理空間的下一代原子鐘可以實現無線聯接,從而改進大地測量(高度繪圖)、時間和頻率信息的分發、衛星導航、雷達陣列,以及其他應用。  此前這類時鐘信息是通過光纖傳輸的,而通過無線信道傳輸具有更好的靈活性,為實現地面與衛星之間傳輸提供了可能性。  工作頻率是確保光學原子鐘精度的最重要因素之一。
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