新型光学原子钟精确度打破纪录
据国外媒体报道,研究人员测定了新型光学原子钟的性能,其精确度打破了此前的纪录。这一成果意味着新一代光学原子钟已经非常精确和稳定,这对重新定义“一秒钟”的官方长度有重要意义。目前,官方定义的“一秒钟”是基于微波原子钟的结果。项目领导人之一、美国国家标准和技术研究院(NIST)研究人员Andrew Ludlow说:“对‘一秒钟’进行更准确的定义以及开发更好的计时系统,对通信和导航系统的发展很关键。此外,准确的计时系统还能为探索未知的物理现象提供更精确的测量结果。”相关研究成果刊登于《光学设计》杂志。Ludlow补充说:“光学时钟可能具有更高的精确度,但要超出当前‘秒’定义的限制,证明这些计时装置的真正准确性,就必须直接对各种类型的光学时钟进行高质量比较。” 时钟的工作原理是:计算具有已知频率的重复事件,例如钟摆的摆动。对于传统原子钟而言,铯原子的自然振荡是周期性事件,其频率位于电磁频谱的微波区。1967年以来,国际单位制(SI)将秒定义为由这些振荡产生的微波信号的9192631770个周期中所经历的时间。光学原子钟使用的原子一般是镱和锶,其振荡频率大约是微波频率的10万倍,处于电磁谱的可见区域。频率更高的光学时钟比微波原子钟走得更“快”,这使得它们随着时间的推移更为精确和稳定。研究人员Tara Fortier解释说:“光学时钟测量的频率越高,通常越容易降低环境对原子的影响。这一显著优势有望使紧凑型光学时钟系统的开发成为现实。这类系统可在非常广泛的应用环境中保持高性能。” |