據英國《自(zì)然》雜誌網站7月9日(rì)報道,法國巴黎天文台吉勒莫?洛德韋克和同事最近證明,兩台先進的光晶格鍾(OLC)的運行步調幾乎完全一致,精確度最少可達1.5?10-16。如果想用OLC重新定義秒的話(huà),這種一致(zhì)性測試必不可少,因此(cǐ),這一最新研究有望讓科學家們重新定義秒。
1967年,秒被定義為當(dāng)一個銫原子在兩個特定的(de)能級間躍遷時所輻射或吸收的微波輻射振蕩(dàng)9192631770次所(suǒ)持續的時(shí)間,這一定義保持至今。
目前(qián),測量這一頻率最精確的方式是銫原子鍾,銫原子鍾又被人們形象地稱作“噴泉鍾”,因為其工作過(guò)程是銫原子像噴泉一樣的“升降”,這一運動使(shǐ)得頻率的計算更(gèng)加精(jīng)確。
銫原子噴泉鍾的精確度大約為3?10-16,這意味著在1億(yì)年時間裏,其誤差不超過1秒。但(dàn)科學家們表示,某些新式的原子鍾可以做得更好,對被電磁場捕獲的單個離子化的原子輻射進行監測可以讓精確度達到(dào)10-17。
大約10年前,科學家們首次展(zhǎn)示了光晶格原子鍾,盡管其精度無法打敗捕獲離子鍾,但可以同銫原子鍾相媲美,而且,很多科學家基於兩(liǎng)個理由認為,這(zhè)種鍾(zhōng)可能會精度(dù)更高(gāo)。首先,與捕獲離子鍾一樣,這種(zhǒng)光晶格鍾也測量頻率為微波數萬倍的可(kě)見光的頻(pín)率。第二,它們(men)測量數千(qiān)個被捕獲進一個光晶格(gé)內原子的平均(jun1)輻(fú)射頻率而不(bú)是隻測量(liàng)一個原子的輻射頻率,因此,精度更高。
然而,科學家們必須證明,這種原(yuán)子鍾的運(yùn)行(háng)步調要能準確無誤地與另一個同樣的原子鍾保持一致,這正是(shì)洛德韋克和同(tóng)事在最新實驗中已經證明的。他們也證明,兩個原子鍾幾乎同步,精度至(zhì)少為1.5?10-16,而且,這種鍶光(guāng)晶格鍾(每個光(guāng)晶格約有1萬個鍶87原(yuán)子)與巴黎天文台(tái)的三台銫原子鍾步調一致。
更好的原子鍾有望成為基礎科學(xué)的福音。例如,物理學家們能使用這樣的(de)原子鍾對(duì)自然界某些基本而持續的變(biàn)化進行(háng)調查,以確定(dìng)其是否像理(lǐ)論所預測的那樣。
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