澳科学家研制原子钟测量宇宙基本常数

约翰·麦卡菲，西澳大利亚大学副教授。由迈克菲领导的研究团队正在与时间赛跑，以开发具有世界领先精度的原子钟。他们的原子钟将用于测量宇宙基本常数的实验。迈克尔逊等人的原子钟是由一种稀土元素镱制成的。

北京时间10月16日电据澳大利亚广播公司10月15日报道，由西澳大利亚大学副教授约翰·麦卡菲(John McAfee)领导的一个研究小组正在与时间赛跑，以开发具有世界领先精度的原子钟。他们的原子钟将用于测量宇宙基本常数的实验。迈克菲等人开发的原子钟是由一种稀土元素镱制成的。他说:“我更愿意把它们视为人类的终极精密机器，而不是时钟。”

与使用微波的标准原子钟不同，镱原子钟将工作在更高的光学频段，将时间分成约100，000个部分，以实现更高的精度。迈克菲说:“为了制造这个原子钟，我们需要使用激光、光学设备、电子设备、不锈钢和超高真空系统来隔离镱原子。几乎每个激光系统都能让人写博士或硕士论文。”

激光系统负责冷却和减慢镱原子的速度，同时在磁场的配合下将它们捕获在网格中。在栅格内部，它们将受到具有特定频率的超纯净且高度稳定的黄色激光的轰击。激光轰击使原子中的电子具有更高的能量状态。迈克菲说:“这种黄色激光最接近于纯正弦波。想象一下，将你听到的音符的清晰度放大10亿倍，这是纯正弦波需要做的。”

建成后，这将是澳大利亚唯一的冷原子光学钟，也是国际空间原子钟装配系统中南半球唯一的原子钟。空间原子钟组合系统将于2016年发射到国际空间站，以帮助确定物理中的精细结构常数是否会在任何区域保持不变。精细结构常数用来表示原子核束缚电子所用的电磁力。在3年内，原子钟的频率比可以用来评估精细结构常数经过比较后是否发生变化。

迈克菲说:“天文观测表明，宇宙中的精细结构常数已经改变了数十亿年。精细结构常数可能在不同方向上不同。科学家在发展原子钟中的作用是观察这种变化是否能够被探测到。”除了验证物理定律和其他研究目的，原子钟还可以用来定义时间。迈克菲说:“我们目前的时间单位是每秒9192631770个基于铯的能级之间的周期。”世界各地的科学家开发了镱、铝、汞和锶原子钟，以确定哪种原子钟组合最适合定义未来的秒标准。