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比十億分之一秒更精準(zhǔn) 鍶原子光晶格鐘重新定義“時(shí)間”標(biāo)準(zhǔn)

2024-03-05 09:33:06來(lái)源:化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞:鍶原子光晶格鐘閱讀量:1229
我要評(píng)論

導(dǎo)讀:原子鐘是基于物理學(xué)的基本原理設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)裝置,起初是為了探索宇宙而設(shè)計(jì)的,并且精度可以達(dá)到到每2000萬(wàn)年才誤差1秒。

  時(shí)間是人類(lèi)文明發(fā)展中形成的一個(gè)概念,其本質(zhì)可以理解成對(duì)環(huán)境變化的規(guī)律性概括。從人類(lèi)文明早期的日出而作日落而息,到如今形成明確的單位來(lái)確定時(shí)刻并確定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,“時(shí)間”概念的不斷細(xì)化背后其實(shí)是人類(lèi)文明以及科技水平的不斷發(fā)展。以至于到了今天,當(dāng)我們?cè)谔崞?ldquo;現(xiàn)在幾點(diǎn)?”的時(shí)候,我們已經(jīng)有一個(gè)明確的量化單位來(lái)確定時(shí)間,并且?guī)缀跽l(shuí)都可以通過(guò)手邊、手機(jī)等來(lái)獲取時(shí)間的答案。但是大家有沒(méi)有想過(guò)這么一個(gè)問(wèn)題——我們現(xiàn)在習(xí)以為常的時(shí)間,到底是怎么確定下來(lái)的呢?
 
  可不要小看這個(gè)問(wèn)題,當(dāng)我們?cè)谒伎际直?、手機(jī)等設(shè)備上的時(shí)間“準(zhǔn)不準(zhǔn)”的時(shí)候,其實(shí)已經(jīng)下意識(shí)的認(rèn)可了標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的概念,也正因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)時(shí)間的存在,所以我們才能用時(shí)間來(lái)明確作息,規(guī)劃生活。
 
  標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)確定的時(shí)間,我們使用的北京時(shí)間則是是基于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間計(jì)算而來(lái)的時(shí)間。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間給處于不同地區(qū)的國(guó)家一個(gè)物理層面的統(tǒng)一時(shí)間,并且基于地方時(shí)間一個(gè)固定的參考“坐標(biāo)”。不過(guò)事實(shí)上,即便是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,曾經(jīng)不標(biāo)準(zhǔn)過(guò)。過(guò)去的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(GMT),當(dāng)時(shí)是以地球自轉(zhuǎn)時(shí)間作為標(biāo)準(zhǔn),以本初子午線(xiàn)作為0點(diǎn)。但是由于地球的運(yùn)行軌道其實(shí)是橢圓,地球每天的自轉(zhuǎn)是有些不規(guī)則的,而且正在緩慢減速,因此,GMT很快被由原子鐘確定的協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)取代。
 
  可以說(shuō),原子鐘重新定義了“時(shí)間”的標(biāo)準(zhǔn)。
 
  原子鐘是基于物理學(xué)的基本原理設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)裝置,起初是為了探索宇宙而設(shè)計(jì)的,并且精度可以達(dá)到到每2000萬(wàn)年才誤差1秒。而伴隨著原子鐘的誕生,通信、交通、金融等領(lǐng)域都發(fā)生了巨大的改變——因?yàn)槲覀冇辛烁泳珳?zhǔn)的時(shí)間測(cè)量手段。這也是為什么說(shuō)原子鐘在潛移默化中提高了我們的生活品質(zhì)。
 
  而與此同時(shí),如今非常成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)其實(shí)也是依賴(lài)于原子鐘才能為我們提供準(zhǔn)確的定位服務(wù)的——要知道,即便是十億分之一秒的誤差,也會(huì)帶來(lái)0.3米的距離誤差。事實(shí)上,我們現(xiàn)在可以獲得北京時(shí)間的權(quán)威渠道,也是通過(guò)原子鐘組和世界時(shí)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生,并發(fā)播到全國(guó)的。
 
  那么如今原子鐘的精度到底可以到什么程度呢?72億年僅偏差1秒!
 
  前不久,我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功研制萬(wàn)秒穩(wěn)定度和不確定度均優(yōu)于5×10^(-18)(相當(dāng)于數(shù)十億年的誤差不超過(guò)1秒)的鍶原子光晶格鐘。并在此基礎(chǔ)上對(duì)鍶原子光晶格鐘的系統(tǒng)頻移因素開(kāi)展了逐項(xiàng)評(píng)定,最后確定了系統(tǒng)的不確定性為4×10^(-18),相當(dāng)于72億年才會(huì)產(chǎn)生1秒的偏差??刹灰】催@個(gè)數(shù)字,這項(xiàng)技術(shù)的誕生相當(dāng)于將一只腳邁入了重新定義“秒”的范疇,為后續(xù)構(gòu)建新一代全球時(shí)間基準(zhǔn)乃至提供引力波探測(cè)、暗物質(zhì)搜索的新方法等提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
 
  當(dāng)然,原子鐘技術(shù)的發(fā)展也不僅僅是精度那么簡(jiǎn)單,實(shí)際上,包括如何將原子鐘確定的時(shí)間準(zhǔn)確的傳達(dá)出去,或者將原子鐘安裝于航天器、衛(wèi)星等設(shè)備上,原子鐘及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展是非常復(fù)雜的??梢源_定的一點(diǎn)是,原子鐘已經(jīng)成為我們生活中重要且必要的一項(xiàng)技術(shù),或許我們并不會(huì)親自接觸這些產(chǎn)品,但是這些儀器設(shè)備在不斷發(fā)展的過(guò)程中,卻在無(wú)時(shí)無(wú)刻的影響著我們。我們正在接受被原子鐘不斷“定義”的時(shí)間。
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