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史上最精准原子钟:计时准确度提升20倍!

文章来源:光电工程师社区 作者:【未知】 点击:次 时间:2017/10/12 14:35:09
研究人员声称,一种全新的原子钟可能改变我们计算时间的方式。通常原子钟会借助独立原子测量1秒的长度,最新的量子气体压缩原子测量时间的方法,能够比以往更加准确。从1967年开始,一秒就被定义为一个铯电子振荡9192631770次所耗费的时间。 史上最精准原子钟:计时准确度提升20倍! 标准原子钟借助的是数千个振荡的铯原子,并且主要通过各自独立测量完成计时。而最新的原子钟让原子更加紧密。在新原子钟中,锶原子被挤压成一个微小的三维立方体,密度是之前原子钟的1千倍。最新原子钟使用的是量子气体,在这样气体中的原子数量更多,这意味着原子的振荡将更加纯粹而且稳定时间更长。这是实现更准确时间测定的关键。 美国国家标准技术研究所的Jun Ye称:“三维量子气体钟最大的可能是能够按比例增加原子数量,这也会给测量带来巨大的稳定性。增加原子数量和相干时间的能力将使这新一代原子钟完全不同于之前的版本。” 实验数据表明,新的量子气体钟在两小时内的准确度达到了3.5/1019,这就使它成为第一个能够达到这一数值的原子钟,准确度比之前的原子钟高出了20倍。Ye称:“这一数字代表着我们获得了巨大的突破。” 虽然从科学角度来说这一研究非常迷人,但你或许会猜想其中的重点:为何我们努力想要更准确的测量一秒?事实上许多科学研究的想法都取决于我们对于时间的准确测量。佛罗伦萨大学高精度计量团队的Nicola Poli称:“即使你没有从我们人类的活动中感知到时间,那你也应当清楚我们事实上生活在一个四维世界中,时间就是坐标之一。” 时间膨胀是爱因斯坦的广义相对论中提出的一种影响。本质上说引力会影响人们对时间流逝的感知。在地球上我们之所以无法感觉到是因为这种影响很小,但是它仍然存在。Poli称:“现在的原子钟非常精准,你可以使用它们测量我们在地球上经历的微小引力影响。这就为我们研究地球本身带来了新的可能性。” Poli认为更准确的时钟能够用于宇宙中最大的谜题之一:为何万有引力定律无法用于量子力学。Poli称:“我认为未来需要打造精准时钟来探索引力本身,我的意思是借助未来超精准的原子钟探索量子力学和万有引力之间的相互作用。这在物理学上是探索最少的领域之一,而且这一领域的任何发现都将是突破性的进展。”
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