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最精確原子鐘誕生,150 億年才誤差 1 秒

據 eurekalert.org 網站報導,美國國家標準技術研究所(NIST)與科羅拉多大學波德分校的物理學家最近開發出了一種新的鍶原子鐘,其精度高達每 150 億年才誤差 1 秒,這個時間跨度甚至超過了宇宙的年齡。

這種原子鐘的原理是利用了原子天然的固定共振頻率來計時。通常原子鐘採用的原子包括氫 (Hydrogen)、銫 (Cesium)、銣 (rubidium) 等,其精度一般可以達到每 100 萬年才誤差 1 秒。但是鍶(strontium)這種原子的共振頻率達到了驚人的每秒 430 萬億次,如果能捕捉到如此高頻的振動的話,原子鐘的「滴答」間隔也將達到新低,而這則意味著時鐘精確將達到新高。當然,觀察如此高頻的共振現象需要十分精密的儀器並運用高超的手段。這種原子鐘的研製主要依靠激光技術,其基礎是高頻不可見光波和非微波輻射,因而又被稱為是「全光學原子鐘((光晶格鐘)」。物理學家此前研發這種原子鐘已經有若干年的時間,並在 2013 年的時候打破了精度記錄。不過隨後他們又進行了包括防護原子鐘免受各種電磁輻射在內的一系列優化,從而再度將精度提高了 3 倍。

1 秒 /150 億年的精度誤差已經高到常人無法理解的地步:哪怕只是將這種原子鐘抬高 2 厘米,也會對精度造成顯著影響,因為這 2 厘米抬升引起的重力變化足以改變原子的共振頻率!

也許有人會問,人生無常,人一輩子也就短短 100 年,要 150 億年才走偏 1 秒的時鐘有何用,還不如戴塊 Apple Watch 逼格高。

但是原子鐘的精度對於天文、航海、宇宙航行領域的定位、導航的作用卻十分關鍵。比方說航海需要知道準確的時間來對照星空,GPS 的定位精度在根本上需要取決於原子鐘的精度等。

(本文轉載自合作夥伴《36Kr》;未經授權,不得轉載)