世界最精確的原子鐘推動物理學的新前沿

人類不斷追求完美，科學家開發(fā)出一種比以往任何時鐘都更精確的原子鐘。新時鐘由 JILA 的研究人員制造，JILA 是美國國家標準與技術研究所 (NIST) 和科羅拉多大學博爾德分校的聯(lián)合機構。

這款時鐘不僅能實現(xiàn)在廣闊太空中的精確導航，還能用于尋找新粒子，是超越單純計時的最新成果。憑借更高的精度，這些下一代計時器可以揭示隱藏的地下礦藏，并以前所未有的嚴謹性測試廣義相對論等基本理論。

對于原子鐘設計師來說，這不僅僅是為了建造一個更好的時鐘;它還關乎解開宇宙的秘密，為塑造子孫后代世界的技術鋪平道路。

全球科學界正在考慮基于這些下一代光學原子鐘重新定義國際時間單位“秒” ?，F(xiàn)有一代原子鐘用微波照射原子來測量秒。這種新一代原子鐘用頻率更高的可見光波照射原子，以更精確地計算秒數(shù)。

與目前的微波鐘相比，光學鐘有望為國際計時提供更高的精度——每 300 億年可能只會誤差一秒。

但在這些原子鐘能夠達到如此高的精度之前，它們需要具有非常高的精度;換句話說，它們必須能夠測量極其微小的秒數(shù)。同時實現(xiàn)高精度和高準確度可能會產(chǎn)生巨大的影響。

陷入時間

新的 JILA 原子鐘使用一種被稱為“光學晶格”的光網(wǎng)來同時捕獲和測量數(shù)以萬計的單個原子。擁有如此龐大的原子群在精度方面具有巨大優(yōu)勢。測量的??原子越多，原子鐘就能獲得越多的數(shù)據(jù)，從而精確測量出秒數(shù)。

為了實現(xiàn)新的破紀錄性能，與之前的光學晶格鐘相比，JILA 研究人員使用了更淺、更柔和的激光“網(wǎng)”來捕獲原子。這大大減少了兩個主要誤差源——捕獲原子的激光的影響，以及原子擠得太緊時相互碰撞。

研究人員在一篇已被《物理評論快報》接受發(fā)表的論文中描述了他們的進展。這項研究目前可在arXiv預印本服務器上找到。

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