2025-06-22 17:53:44 6,005次浏览

  镱离子光钟中具有超稳定频率的激光。图片来源:美国科学促进会优瑞科网站  科技日报北京6月18日电 (记者张佳欣)在一项新研究中,科学家开展了迄今最全面的光学原子钟(以下简称“光钟”)协调比对实验。他们在6个国家同步运行多台光钟及其连接链路,跨越数千公里,迈出了更精确定义“秒”这一基本时间单位,建立全球光学时间尺度的重要一步。在最新一期《光学》期刊上,来自多个研究机构的团队发表了这项研究成果。  光钟利用激光精准激发原子,使其在特定能级间跃迁。这些跃迁会产生极其稳定的频率,就像钟表里的“滴答声”,可以用来计时。由于光钟种类众多所用原子不同,要充分发挥其高精度潜力,必须进行跨地域比对,确认它们的一致性。  几十年来,全球统一的时间标准一直基于多台铯微波原子钟信号的平均值。然而,光钟的精度已远超铯钟,高出约100倍。随着技术进步,越来越多科学家呼吁用光钟取代铯钟,重新定义国际单位制中的“秒”。  此次实验协调比对了6国共10台不同类型的光钟,完成了38组频率比对,其中4组为首次直接比对,其他多组的精度也显著提升。  与以往的点对点钟表比对不同,这次实验首次实现多台光钟同时比对,并结合了多种链路技术,从而获得了更丰富的信息。通过一整套协调测量,研究团队可以同时检验一致性并提高可信度。这对于决定哪些光钟适合用于新“秒”的定义具有重要意义。  为实现这些比对,研究团队需要将各地光钟系统的频率输出连接起来。他们采用了两种方式:一是使用GPS卫星信号,适用于所有地点但精度有限;二是通过光纤传输激光信号,这种方式精度比前者高出100倍,但仅限法国、德国和意大利之间。  英国国家物理实验室时间与频率部门负责人海伦·马戈利斯表示,原子钟提供的精准时频信号是GPS、电网调度和金融交易等现代技术的核心。这项研究有望提升下一代光钟性能,推动新应用发展,并支撑更多依赖高精度计时的科学探索。  【总编辑圈点】  秒,一个赢博熟悉的时间计量单位。当阅读前面这句话时,时间又过了几秒。但是,秒到底是什么?它其实有个复杂的定义——铯原子跃迁9192631770次。此次科研人员发现,通过光纤和卫星组合可以构建全球光钟网络。光钟精度比原子钟高100倍,计时工具的升级换代,可以推动关于时间的认知革命。更精确地定义秒为什么重要?现代工业中的许多技术都依赖于精准的时间测量,它还能推动人类对宇宙和自然规律的深入理解。

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    精确定义“秒”的研究工作更进一步,科学家开展光钟网络协调比对实验
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