最精确原子钟诞生,150亿年才误差1秒

boxi·2015-04-22 22:16
150亿年这个时间超过了宇宙的年龄,其精度已经高到难以理解的地步。

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据eurekalert.org网站报道,美国国家标准技术研究所(NIST)与科罗拉多大学波德分校的物理学家最近开发出了一种新的锶原子钟,其精度高达每150亿年才误差1秒,这个时间跨度甚至超过了宇宙的年龄。

这种原子钟的原理是利用了原子天然的固定共振频率来计时。通常原子钟采用的原子包括氢(Hydrogen)、铯(Cesium)、铷(rubidium)等,其精度一般可以达到每100万年才误差1秒。但是锶(strontium)这种原子的共振频率达到了惊人的每秒430万亿次,如果能捕捉到如此高频的振动的话,原子钟的“滴答”间隔也将达到新低,而这则意味着时钟精确将达到新高。

当然,观察如此高频的共振现象需要十分精密的仪器并运用高超的手段。这种原子钟的研制主要依靠激光技术,其基础是高频不可见光波和非微波辐射,因而又被称为是 “全光学原子钟((光晶格钟)”。物理学家此前研发这种原子钟已经有若干年的时间,并在2013年的时候打破了精度记录。不过随后他们又进行了包括防护原子钟免受各种电磁辐射在内的一系列优化,从而再度将精度提高了3倍。1秒/150亿年的精度误差已经高到常人无法理解的地步:哪怕只是将这种原子钟抬高2厘米,也会对精度造成显著影响,因为这2厘米抬升引起的重力变化足以改变原子的共振频率!

也许有人会问,人生无常,人一辈子也就短短100年,要150亿年才走偏1秒的时钟有何用,还不如戴块Apple Watch逼格高。但是原子钟的精度对于天文、航海、宇宙航行领域的定位、导航的作用却十分关键。比方说航海需要知道准确的时间来对照星空,GPS的定位精度在根本上需要取决于原子钟的精度等。

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