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最精确原子钟诞生,150亿年才误差1秒

科普小知识2022-05-14 12:38:07
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最精确原子钟诞生,150亿年才误差1秒

根据eurekalert.org网站上的一份报告,国家标准与技术研究所(NIST)和科罗拉多大学博尔德分校的物理学家最近开发了一种新的锶原子钟,精确度高达每150亿年1秒,时间跨度甚至超过了宇宙的年龄。

这种原子钟的原理是利用原子固有的固定共振频率来计时。通常,原子钟中使用的原子包括氢、铯、铷等。,它们的精确度可以达到每一百万年一秒。然而,锶原子的共振频率已经达到惊人的每秒430万亿次。如果能捕捉到这种高频振动,原子钟的“滴答”间隔也将达到新的低点,这意味着时钟精度将达到新的高点。

当然,观察如此高频率的共振现象需要非常精确的仪器和高超的手段。这种原子钟的发展主要依靠激光技术,激光技术是基于高频不可见光波和非微波辐射。因此,它也被称为“全光学原子钟(光学点阵钟)”。物理学家已经开发这种原子钟好几年了,并在2013年打破了精确记录。但是后来他们做了一系列的优化,包括保护原子钟不受各种电磁辐射的影响,从而将精确度提高了三倍。1秒/150亿年的精度误差如此之高,普通人无法理解:即使原子钟提高2厘米,精度也会受到显著影响,因为2厘米高度引起的重力变化足以改变原子的共振频率!

有些人可能会问,生活是变化无常的,一个人的一生只有100年,要走150亿年才能走完一秒钟。最好戴一块苹果手表把它推上去。然而,在天文学、航海和航天学中,原子钟的精度对定位和导航至关重要。例如,导航需要知道控制星空的准确时间。全球定位系统的定位精度基本上取决于原子钟的精度。