便携式原子钟首次用于实地测量

测量活动示意图的图片来源:自然-物理

根据一项新的研究报告，便携式原子钟首次被用于野外测量。这个便携式光学原子钟被用来测量阿尔卑斯山上一个特定实验室的高度。这项研究展示了原子钟在重力测量中的未来应用原理。相关结果发表在2月13日的《自然-物理》在线版上。

原子钟可以超精确地测量时间，最高可达10-17倍。正因为如此，原子钟可以探测到时间流动的微小变化。广义相对论预言，由于引力场的强度不同，地球不同高度的气流速度也不同。这意味着一个极其精确的原子钟可以用作重力传感器。原子钟的高精度要求严格控制环境条件，这在计量实验室之外是很难做到的。

德国布伦瑞克联邦物理与技术研究所的克里斯蒂安·利斯达特(Christian Lisdat)和他的同事们将一个便携式原子钟装入一辆2.2×3×2.2米的拖车中，将其驶入阿尔卑斯山弗里斯隧道的法国部分，然后将其驶往意大利的某个地方——距离法国勘测地点约100公里，海拔1000米。最后，他们比较了在这两个地方获得的原子钟测量值。实验的实际测量环境与理想的实验室环境相差甚远。作者用原子钟估算了实验室在山上的高度，并表明估算结果与通过最先进的大地测量手段(即与光学水平卫星和重力场模型相结合的定位系统)获得的两次独立测量结果一致。

研究人员指出，尽管这次测量的精度仍远低于传统大地测量所能达到的最佳结果，但这次测量实验克服了许多技术挑战，是原子钟在地球物理学中实际应用的一大进步。(晋南)

中国科学新闻(2018-02-13，第二版国际)