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中国科技网讯 据英国《自然》杂志网站7月9日报道,法国巴黎天文台吉勒莫·洛德韦克和同事最近证明,两台先进的光晶格钟(OLC)的运行步调几乎完全一致,精确度最少可达1.5×10-16。如果想用OLC重新定义秒的话,这种一致性测试必不可少,因此,这一最新研究有望让科学家们重新定义秒。 1967年,秒被定义为当一个铯原子在两个特定的能级间跃迁时所辐射或吸收的微波辐射振荡9192631770次所持续的时间,这一定义保持至今。 目前,测量这一频率最精确的方式是铯原子钟,铯原子钟又被人们形象地称作“喷泉钟”,因为其工作过程是铯原子像喷泉一样的“升降”,这一运动使得频率的计算更加精确。 铯原子喷泉钟的精确度大约为3×10-16,这意味着在1亿年时间里,其误差不超过1秒。但科学家们表示,某些新式的原子钟可以做得更好,对被电磁场捕获的单个离子化的原子辐射进行监测可以让精确度达到10-17。 大约10年前,科学家们首次展示了光晶格原子钟,尽管其精度无法打败捕获离子钟,但可以同铯原子钟相媲美,而且,很多科学家基于两个理由认为,这种钟可能会精度更高。首先,与捕获离子钟一样,这种光晶格钟也测量频率为微波数万倍的可见光的频率。第二,它们测量数千个被捕获进一个光晶格内原子的平均辐射频率而不是只测量一个原子的辐射频率,因此,精度更高。 然而,科学家们必须证明,这种原子钟的运行步调要能准确无误地与另一个同样的原子钟保持一致,这正是洛德韦克和同事在最新实验中已经证明的。他们也证明,两个原子钟几乎同步,精度至少为1.5×10-16,而且,这种锶光晶格钟(每个光晶格约有1万个锶87原子)与巴黎天文台的三台铯原子钟步调一致。 更好的原子钟有望成为基础科学的福音。例如,物理学家们能使用这样的原子钟对自然界某些基本而持续的变化进行调查,以确定其是否像理论所预测的那样。(刘霞) 《科技日报》(2013-7-11 二版)
日本东京大学的研究人员正在研发“光晶格钟”,并欲以之角逐新一代国际标准原子钟的地位,成为新的全球计时标准。 该项目人员已向媒体证实,由科学家香取秀俊主持研究的“光晶格钟”已作为新一代原子钟的候选被推荐给国际度量衡委员会。若正在法国召开的该委员会会议采纳这一推荐,“光晶格钟”将成为全球5个正式候选的新一代原子钟之一。 “光晶格钟”以曾获得诺贝尔物理学奖的“光梳”技术为基础。“光梳”拥有一系列频率均匀分布的频谱。 这些频谱仿佛一把梳子上的齿或一根尺子上的刻度。“光梳”可以用来测定未知频谱的具体频率,其精确度目前已经达到小数点后15位。研究人员把用红色激光冷却的超低温锶原子封闭到被称为“光晶格”的“容器”里。这样原子的各种外来扰动被消除,可以充当钟的振荡器。 理论上讲,“光晶格钟”每天仅误差10的负18次方秒,要比现在的铯原子钟精确1000倍。除用来测量时间外,由于其对重力的影响极其敏感,还可以用于验证爱因斯坦的广义相对论。来源:中国青年报
据新华社东京11月2日电日本产业技术综合研究所1日发表公报说,该所开发的镱原子光晶格钟运转900万年才出现一秒的误差,在日前召开的国际度量衡局会议上被选为秒的新定义标准器的“候补队员”。 公报说,该所研究人员在2009年开发出运转60万年仅误差一秒的镱原子光晶格钟的基础上,通过改良激光光源的频率控制等,减少了镱原子带来的光晶格钟信号的噪音,从而使光晶格钟测定镱原子频率值的精确度大幅提高,相当于运转900万年才出现一秒的误差,其精度已达到秒的新定义标准器所需的300万年误差小于一秒的标准,因此被采用。 公报说,时间和频率是所有计量中最可能被精确测定的,同时也是长度、电压等其他基本计量单位精确度的基础。目前,作为时间基本单位的一秒是由铯原子的振动频率数来定义的。在2006年举行的国际米制公约组织会议上,与会代表开始探讨更精确的秒定义,并希望有关各方支持新一代原子钟的研发工作。 镱原子受电磁波辐射的影响小,其核自旋也较小。理论上镱原子光晶格钟可达到运转137亿年误差不足一秒的精确度。日本产业技术综合研究所准备今后进一步提高镱原子光晶格钟的精确度和稳定性,使其成为更理想的标准器。