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移动端访问更便捷光学原子钟让“秒”的概念更准确 科学家开展网络协调比对实验
2025年06月19日 13:56:49
来源:化工仪器网 作者:小王 点击量:4994

最近的一项新研究中,科学家们开展了迄今最全面的光钟协调比对实验,科学家们在6个国家同步运行多台光钟及其连接链路,跨越数千公里,协调比对了6国共10台不同类型的光钟,完成了38组频率比对。
秒是我们生活中常用的时间单位之一,同时也是国际单位制中时间的基本单位, 一方面它的存在方便了我们的日常交流与记录,另一方面,“秒”也为现代社会经济运作以及科学技术发展提供了基础支撑,尤其是物理学、天文学中,对于“秒”的精准定义有着非常高的依赖。
但“秒”的精准的定义就是是什么,对于大多数人来说,或许就很陌生了。要了解这一点,我们先要明确如今我们计时所用的“秒”究竟是多长的时间。
传统观念中,一天有24小时,每个小时由60分钟组成,而每分钟又可以分出60秒。日夜交替为一天,即地球自转一周的时间,因此1秒在我们的生活常识中,就是1/86400天。这也是我们日常生活中描述时间的基本方式。
然而在科研领域,秒并非是这么界定的。在现行国际单位制下,秒的长度是铯-133原子基态的两个超精细能阶之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9,192,631,770倍 的时间。并且其中提到的铯原子必须在绝对零度时是静止的,而且所在的环境是零磁场、海平面。在这样的情况下被定义的秒,与天文学上的历书时所定义的秒是等效的。
并且为了更进一步的保证全球“秒”的速度或者说长度是一致的,几十年来,全球统一的时间标准一直基于多台铯微波原子钟信号的平均值。而这一切也确实确??蒲а芯慷杂谑奔涞木沸孕枨?,并为通信技术、信息技术等与我们生活休戚相关的技术发展提供了帮助,同时也为量子技术、深空探测等未来技术打下了基础。
然而为了更好的为未来技术发展提供支撑,在铯钟的基础上,科学家依旧在寻找能够更加精确的描述秒的仪器,光学原子钟(以下简称“光钟”)便在这个背景下诞生并发展起来。光钟以原子在光波波段跃迁频率为基准,通过用激光“注视”并测量原子的电子震动频率来计时。根据相关资料介绍,其利用光学频率比传统微波原子钟高4到5个数量级的特性,可实现飞秒(千万亿分之一秒)量级的时间测量精度。
并且就在最近的一项新研究中,科学家们开展了迄今最全面的光钟协调比对实验??蒲Ъ颐窃?个国家同步运行多台光钟及其连接链路,跨越数千公里,协调比对了6国共10台不同类型的光钟,完成了38组频率比对。并且其中4组为首次直接比对。值得一提的是,由于此次实验是多台光钟同时比对,并结合了多种链路技术,因此较之前的实验,获得了更丰富的信息。而这也有利于进一步提升光钟性能,为未来进一步提升高精度计时能力,促进GPS、电网调度、金融交易等现代技术发展提供帮助。
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