| cyqdesign |
2019-04-17 09:12 |
新型光學(xué)原子鐘精確度打破紀(jì)錄
據(jù)國外媒體報(bào)道，研究人員測定了新型光學(xué)原子鐘的性能，其精確度打破了此前的紀(jì)錄。這一成果意味著新一代光學(xué)原子鐘已經(jīng)非常精確和穩(wěn)定，這對(duì)重新定義“一秒鐘”的官方長度有重要意義。目前，官方定義的“一秒鐘”是基于微波原子鐘的結(jié)果。項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)人之一、美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院（NIST）研究人員Andrew Ludlow說：“對(duì)‘一秒鐘’進(jìn)行更準(zhǔn)確的定義以及開發(fā)更好的計(jì)時(shí)系統(tǒng)，對(duì)通信和導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展很關(guān)鍵。此外，準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)系統(tǒng)還能為探索未知的物理現(xiàn)象提供更精確的測量結(jié)果�！毕嚓P(guān)研究成果刊登于《光學(xué)設(shè)計(jì)》雜志。Ludlow補(bǔ)充說：“光學(xué)時(shí)鐘可能具有更高的精確度，但要超出當(dāng)前‘秒’定義的限制，證明這些計(jì)時(shí)裝置的真正準(zhǔn)確性，就必須直接對(duì)各種類型的光學(xué)時(shí)鐘進(jìn)行高質(zhì)量比較�！� VbR.tz
y@JYkp>I
時(shí)鐘的工作原理是：計(jì)算具有已知頻率的重復(fù)事件，例如鐘擺的擺動(dòng)。對(duì)于傳統(tǒng)原子鐘而言，銫原子的自然振蕩是周期性事件，其頻率位于電磁頻譜的微波區(qū)。1967年以來，國際單位制（SI）將秒定義為由這些振蕩產(chǎn)生的微波信號(hào)的9192631770個(gè)周期中所經(jīng)歷的時(shí)間。光學(xué)原子鐘使用的原子一般是鐿和鍶，其振蕩頻率大約是微波頻率的10萬倍，處于電磁譜的可見區(qū)域。頻率更高的光學(xué)時(shí)鐘比微波原子鐘走得更“快”，這使得它們隨著時(shí)間的推移更為精確和穩(wěn)定。研究人員Tara Fortier解釋說：“光學(xué)時(shí)鐘測量的頻率越高，通常越容易降低環(huán)境對(duì)原子的影響。這一顯著優(yōu)勢有望使緊湊型光學(xué)時(shí)鐘系統(tǒng)的開發(fā)成為現(xiàn)實(shí)。這類系統(tǒng)可在非常廣泛的應(yīng)用環(huán)境中保持高性能�！� ji=po;g=E
]~ UkD*Ct
為了證實(shí)光學(xué)時(shí)鐘記錄的時(shí)間與當(dāng)前使用的標(biāo)準(zhǔn)銫原子鐘的記錄值是匹配的，研究人員將NIST的鐿光學(xué)原子鐘的頻率轉(zhuǎn)換到微波區(qū)域，并將其與全球銫原子鐘的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對(duì)。他們發(fā)現(xiàn)，鐿光學(xué)時(shí)鐘頻率測量的不確定度為2.1×10-16，這大致相當(dāng)于在宇宙年齡（140億年）中損失了100秒。這一結(jié)果創(chuàng)造了光學(xué)時(shí)鐘的銫參考測量值的新準(zhǔn)確度紀(jì)錄。 ob
#XKL
nP31jm+A
盡管光學(xué)時(shí)鐘非常精確，但由于其技術(shù)復(fù)雜性和原型設(shè)計(jì)，它們往往會(huì)經(jīng)歷明顯的停機(jī)時(shí)間。NIST的研究人員使用了8個(gè)氫微波激射器來記錄光學(xué)時(shí)鐘不工作時(shí)的時(shí)間。氫微波激射器雖然可以可靠地記錄時(shí)間，但精度有限。研究人員Tom Parker說：“氫微波激射器的可靠性是我們能夠進(jìn)行精確比較的原因之一�！盤arker等在8個(gè)月內(nèi)進(jìn)行了79次測量，進(jìn)一步降低了不確定性。 $c47cJO)W
"PtH
F`mo
為了更好地理解光學(xué)時(shí)鐘的局限性，研究人員計(jì)劃將本研究中使用的鐿光學(xué)時(shí)鐘與NIST正在開發(fā)的其他類型的光學(xué)時(shí)鐘進(jìn)行比較。最終，通過比較NIST的時(shí)鐘和其他國家的光學(xué)時(shí)鐘，確定出哪種類型的時(shí)鐘最適合重新定義SI秒。 4gENV{ L
Ka{Zoi]
研究人員指出，重新定義“一秒鐘”可能還需要好幾年的時(shí)間。即使新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了變化，應(yīng)用新標(biāo)準(zhǔn)也需要做好全球的協(xié)調(diào)工作，以保持時(shí)間的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。 t Ya8I/HpT
MEUqQ4/Gl
原文鏈接：https://phys.org/news/2019-04-super-accurate-optical-atomic-clocks-critical.html（科技工作者之家 譯）
|
|
