比原子鐘更精確的光晶格鍾

2020-12-05 中華人民共和國科學技術部

     法國巴黎觀象臺２０日宣布，即將過去的２００５年應比平常年份多出１秒。這是因為地球自轉受太陽和月球的引力、潮汐和大氣的幹擾等因素影響會減速。察覺到這一現象的是每天誤差只有千萬億分之一秒的原子鐘。而日本科學家正致力於開發一種比原子鐘還精確的時鐘。
    
    目前世界上最精確的時鐘是用原子量為１３３的銫原子製成的。人們把銫原子發出的電磁波振動周期的大約９１．９倍定義為１原子秒。但「銫鐘」有它的局限：和光波相比，電磁波的頻率要低得多。
    
    日本東京大學香取秀俊副教授等正在研究的時鐘叫「光晶格鍾」，它以獲得２００５年度諾貝爾物理學獎的「光梳」技術為基礎。「光梳」擁有一系列頻率均勻分布的頻譜，這些頻譜仿佛一把梳子上的齒或一根尺子上的刻度。「光梳」可以用來測定未知頻譜的具體頻率，其精確度目前已經達到小數點後１５位。研究人員把用紅色雷射冷卻的超低溫鍶原子封閉到被稱為「光晶格」的「容器」裡，這樣原子的各種外來擾動被消除，可以充當鐘的振蕩器。
    
    「光晶格鍾」理論上每天僅誤差１０的負１８次方秒，要比現在的銫原子鐘精確１０００倍。除用來測量時間外，由於其對重力的影響極其敏感，還可以用於驗證愛因斯坦的廣義相對論。
    
    據悉，日本科學家已經成功完成了「光晶格鍾」的基礎實驗，他們的成果刊登在今年５月１９日出版的英國《自然》雜誌上。科學家認為，１０年內製造出比目前的原子鐘精確百倍的時鐘應該不成問題。

（新華網）

 

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    Nature：新原子鐘計時更精確 時鐘和抽象背景 圖片來源：stock image 原子鐘是世界上最精確的計時儀器，可使用雷射測量以恆定頻率振動的原子，就像許多微小的同步擺動的鐘擺一樣。 這就是為什麼今天的原子鐘被用來測量由數千種相同類型的原子組成的氣體，以得到它們的平均振蕩的估計數。典型的原子鐘是這樣做的：首先使用一套雷射系統將一團超高密度原子的氣體困住在一個由雷射形成的陷阱裡。第二束非常穩定的雷射，頻率接近於原子的振動頻率，用來探測原子的振動，從而記錄時間。
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    【環球科技綜合報導】據臺灣「中央社」4月22日報導，物理學家22日表示，他們已經微調一個原子鐘，該原子鐘在150億年內都不會增減1秒，維持時間比宇宙現已存在的年齡還長。原子鐘研發者在《自然通訊》(Nature Communications)期刊上表示，這個「光晶格」鍾使用鍶原子，比2013年創下的世界紀錄精準3倍。
  • 更精確的秒,更同步的世界時:日意用宇宙信號比較兩地原子鐘
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  • 麻省理工學院的科學家重新定義原子鐘(更加精確)
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    NASA將於今晚發射深空原子鐘：這個原子鐘有什麼了不起？美國宇航局在一份聲明中說，在理想情況下，這種新型原子鐘將使宇宙飛船能夠更自主地導航到深空中的遙遠天體，比如火星。科學家們希望能夠利用深空原子鐘來精確測量宇宙飛船的位置，這樣的話，在深空中飛行的宇宙飛船就能夠在不與地球進行太多通信的情況下自主行動。NASA表示，這將大大改善目前太空飛行器的導航方式。但它的原理是什麼呢?天文學家早已經使用時鐘在太空中導航。