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公司新聞
原子鐘比較測量精度創新高
時間:2021-03-25來源:科技日報瀏覽數:8519

        科(ke)(ke)學(xue)家(jia)們正在以空前準確度部署并比(bi)較(jiao)原(yuan)子鐘(zhong)(zhong)(zhong)。據(ju)英國(guo)《自(zi)然》雜志24日發表(biao)的一(yi)(yi)項物理學(xue)最新成果,科(ke)(ke)學(xue)家(jia)以迄(qi)今最高的準確度詳細比(bi)較(jiao)了(le)基于(yu)鋁、鍶、鐿的三種原(yuan)子鐘(zhong)(zhong)(zhong),該研究(jiu)為(wei)下(xia)一(yi)(yi)步部署可移(yi)動、機載(zai)、遠程光鐘(zhong)(zhong)(zhong)網(wang)絡奠(dian)定(ding)了(le)基礎(chu),并朝著(zhu)更精(jing)準復現(xian)秒定(ding)義的目標邁出了(le)極其重(zhong)要的一(yi)(yi)步。


        原(yuan)子(zi)鐘的(de)準確度使其(qi)成為了計時和(he)其(qi)他精確測(ce)量(liang)的(de)絕(jue)佳(jia)工具。原(yuan)子(zi)鐘的(de)運行是(shi)(shi)采(cai)用(yong)測(ce)量(liang)一(yi)種穩定(ding)的(de)原(yuan)子(zi)能級之(zhi)間的(de)躍遷(qian)頻率(lv)作為計時方(fang)法,經過(guo)改進(jin)后,這種計時方(fang)式遠比(bi)過(guo)去的(de)天(tian)文鐘和(he)石(shi)英震蕩鐘都(dou)要精密和(he)穩定(ding)得多。這是(shi)(shi)因(yin)為原(yuan)子(zi)會(hui)在特(te)定(ding)頻率(lv)發射(she)和(he)吸收光(guang)子(zi),這個過(guo)程基本不(bu)會(hui)受(shou)任何環(huan)境(jing)因(yin)素的(de)干擾。


        此前,科學家曾(ceng)演(yan)示過(guo)頻(pin)率準(zhun)(zhun)確度達(da)小(xiao)數點后(hou)18位(wei)的原(yuan)子鐘,超過(guo)了目前用(yong)于(yu)定(ding)(ding)義秒的銫原(yuan)子鐘。不過(guo),為了獲得更準(zhun)(zhun)確的秒定(ding)(ding)義,就(jiu)必須對這些(xie)原(yuan)子鐘進行比(bi)較。迄今(jin)為止(zhi),不同光鐘(使(shi)用(yong)不同種類(lei)的原(yuan)子)頻(pin)率比(bi)值(zhi)的最高(gao)測(ce)量準(zhun)(zhun)確度,能把測(ce)量不確定(ding)(ding)度降到(dao)小(xiao)數點后(hou)17位(wei)。


        此次,來自美(mei)國(guo)國(guo)家標準與(yu)技術研究院、博爾德(de)原(yuan)子鐘(zhong)光學(xue)網絡聯盟的(de)(de)研究人員,部署了一個(ge)(ge)三種原(yuan)子鐘(zhong)組成的(de)(de)網絡。他(ta)們(men)將這些原(yuan)子鐘(zhong)分別(bie)放置在(zai)美(mei)國(guo)科羅(luo)拉多州博爾德(de)市各(ge)個(ge)(ge)地點的(de)(de)大(da)樓里,并比(bi)較了它們(men)在(zai)2017年(nian)11月至2018年(nian)6月間各(ge)自的(de)(de)頻率比(bi)值(zhi)。


        研究團(tuan)隊發現(xian),他們在比較這些原子鐘時獲得的(de)測量精度范(fan)圍,可以達到小數點后(hou)18位。這次報道的(de)測量結果是頻率比值不(bu)確定度首次小于(yu)小數點后(hou)17位。


        原子(zi)鐘可在(zai)未來的(de)宇宙(zhou)天(tian)體(ti)、人造(zao)衛星、地形地貌、半導體(ti)芯片等研(yan)究應(ying)用中發(fa)揮巨大價(jia)值。在(zai)同時發(fa)表的(de)新(xin)聞(wen)觀點文章中,英國國家物理實驗室科學家里切爾·高(gao)頓認為(wei)(wei),新(xin)的(de)研(yan)究結果(guo)為(wei)(wei)未來部署光鐘網絡(luo)奠定(ding)了基礎,該網絡(luo)將能用來測試標準(zhun)模型之外的(de)理論,并有望復現秒(miao)定(ding)義。


        總編輯圈點

        自地球(qiu)章動(dong)(dong)、四季(ji)更替而有時(shi)間(jian),但現在所謂(wei)的(de)“時(shi)間(jian)”,早已不再是(shi)一(yi)個籠統概念。科(ke)技進步和人(ren)(ren)類活動(dong)(dong)內容的(de)豐富,讓我(wo)們對時(shi)間(jian)度(du)量的(de)精(jing)準(zhun)性要(yao)求越(yue)來(lai)越(yue)高。高精(jing)度(du)的(de)原(yuan)子(zi)鐘(zhong),代(dai)表著(zhu)人(ren)(ren)類時(shi)間(jian)頻(pin)率基(ji)準(zhun)研(yan)(yan)究跨上一(yi)個新臺階(jie),但同時(shi),它(ta)又不僅限于作為一(yi)種計時(shi)裝(zhuang)置出現,它(ta)還是(shi)大地測量、衛星定位等科(ke)研(yan)(yan)領域不可或缺的(de)基(ji)礎,更是(shi)經濟建設、國(guo)(guo)防安全(quan)的(de)重要(yao)一(yi)環。這也是(shi)當(dang)今發(fa)達國(guo)(guo)家紛(fen)紛(fen)加大投(tou)入研(yan)(yan)制(zhi)改進一(yi)代(dai)又一(yi)代(dai)光(guang)鐘(zhong)的(de)根本原(yuan)因(yin)。




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