央視網消息:近日,中國科學技術大學科研團隊在光鐘研制方面取得里程碑式進展。科學家將鍶原子光晶格鐘的穩定度和不確定度,雙雙突破10的負19次方量級,就是說這臺“超級鐘表”運行300億年,誤差不超過1秒。
目前,國際上都在全力布局更加穩定和精準的原子光鐘,鍶原子光晶格鐘的突破意味著中國在全球時間基準上有了關鍵話語權,有望為全球時間基準加上了中國精度。“全”釋硬科技,來看總臺記者的報道。
從日升日落到單擺擺動,從機械鐘到石英鐘,人類幾千年來,一直在尋找一種“絕對精準”、永不走偏”的時鐘。直到發現了原子——這臺真正意義上的宇宙終極時鐘。科學家發現,用能量激發原子,它會釋放出固定頻率的電磁波。你可以將原子想象成一根琴弦——當我們“撥動”它,它能發出一個標準的"音高",而且這個“音高”幾乎永恒不變,這也意味著以原子作為時鐘,千百萬年甚至上億年都不會有誤差。
最早,科學家以銫原子作為“琴弦”,發現它1秒恰好振動大約91億次,基于這個穩定的振動頻率,科學家研發出了微波原子鐘。全球時間就是以全球80個實驗室、450臺原子鐘作為參考,共同為世界授時。我國陜西的國家授時中心和北京的中國計量科學研究院的高精度原子鐘組,是全球時間基準里不可或缺的中國力量。
微波原子鐘的精度,讓人類第一次能夠“以光為尺”,丈量世界。北斗三號衛星上,就搭載了國產銣原子鐘,通過測量光的傳播時間,推算距離。百萬分之一秒的偏差下,距離誤差會達到300米左右。我們每天依賴的導航,能精確地定位目的地,靠的就是它對時間極致到苛刻的掌控。
而新一代光鐘的精度是微波原子鐘的上萬倍,這樣的精度,它能做的事情就遠遠不止計時和定位了。比如給地球做CT掃描:引力越強的地方,時間過得越慢。在距離地球表面的不同高度,其實時間流速也不相同。比如住在30樓的時間,會比住在3樓稍微快一點點,只是普通時鐘精度不夠,根本察覺不到。而精度達到極致的光鐘,甚至能捕捉到僅僅幾厘米高度差帶來的時間變化。更科幻的是,這種技術可以用來給地球做CT,看不見的地下世界,可以被光鐘——這根時間探針探測掃描。
雖然目前的光鐘體積龐大、環境苛刻,還上不了天,但中國科學家正在讓它變得更小、更穩、更可搬運。未來,它將從地面實驗室走進導航衛星,支撐下一代全球導航系統,讓定位精度從米級走向厘米級甚至更高。不僅如此,光鐘還將有望構建全球統一的超高精度時間基準。到那一天,世界丈量時間的標尺上,將刻下中國的刻度。來源:央視網
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