光晶格钟有望让科学家重新定义秒 精度更高

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。