史上最精準原子鐘,計時準確度提升 20 倍!

2020-12-03 IT之家

10月7日消息，研究人員聲稱，一種全新的原子鐘可能改變我們計算時間的方式。通常原子鐘會藉助獨立原子測量1秒的長度，最新的量子氣體壓縮原子測量時間的方法，能夠比以往更加準確。從1967年開始，一秒就被定義為一個銫電子振蕩9192631770次所耗費的時間。

標準原子鐘藉助的是數千個振蕩的銫原子，並且主要通過各自獨立測量完成計時。而最新的原子鐘讓原子更加緊密。在新原子鐘中，鍶原子被擠壓成一個微小的三維立方體，密度是之前原子鐘的1千倍。最新原子鐘使用的是量子氣體，在這樣氣體中的原子數量更多，這意味著原子的振蕩將更加純粹而且穩定時間更長。這是實現更準確時間測定的關鍵。

美國國家標準技術研究所的Jun Ye稱：「三維量子氣體鍾最大的可能是能夠按比例增加原子數量，這也會給測量帶來巨大的穩定性。增加原子數量和相干時間的能力將使這新一代原子鐘完全不同於之前的版本。」

實驗數據表明，新的量子氣體鍾在兩小時內的準確度達到了3.5/1019，這就使它成為第一個能夠達到這一數值的原子鐘，準確度比之前的原子鐘高出了20倍。Ye稱：「這一數字代表著我們獲得了巨大的突破。」

雖然從科學角度來說這一研究非常迷人，但你或許會猜想其中的重點：為何我們努力想要更準確的測量一秒？事實上許多科學研究的想法都取決於我們對於時間的準確測量。佛羅倫斯大學高精度計量團隊的Nicola Poli稱：「即使你沒有從我們人類的活動中感知到時間，那你也應當清楚我們事實上生活在一個四維世界中，時間就是坐標之一。」

時間膨脹是愛因斯坦的廣義相對論中提出的一種影響。本質上說引力會影響人們對時間流逝的感知。在地球上我們之所以無法感覺到是因為這種影響很小，但是它仍然存在。Poli稱：「現在的原子鐘非常精準，你可以使用它們測量我們在地球上經歷的微小引力影響。這就為我們研究地球本身帶來了新的可能性。」

Poli認為更準確的時鐘能夠用於宇宙中最大的謎題之一：為何萬有引力定律無法用於量子力學。Poli稱：「我認為未來需要打造精準時鐘來探索引力本身，我的意思是藉助未來超精準的原子鐘探索量子力學和萬有引力之間的相互作用。這在物理學上是探索最少的領域之一，而且這一領域的任何發現都將是突破性的進展。」

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