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光學(xué)原子鐘讓“秒”的概念更準確 科學(xué)家開展網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)比對實驗
2025年06月19日 13:56:49
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：1220
最近的一項新研究中,，科學(xué)家們開展了迄今最全面的光鐘協(xié)調(diào)比對實驗，科學(xué)家們在6個國家同步運行多臺光鐘及其連接鏈路,，跨越數(shù)千公里,，協(xié)調(diào)比對了6國共10臺不同類型的光鐘，完成了38組頻率比對,。
秒是我們生活中常用的時間單位之一,，同時也是國際單位制中時間的基本單位， 一方面它的存在方便了我們的日常交流與記錄,，另一方面,，“秒”也為現(xiàn)代社會經(jīng)濟運作以及科學(xué)技術(shù)發(fā)展提供了基礎(chǔ)支撐，尤其是物理學(xué),、天文學(xué)中,，對于“秒”的精準定義有著非常高的依賴。
但“秒”的精準的定義就是是什么,，對于大多數(shù)人來說,，或許就很陌生了。要了解這一點,，我們先要明確如今我們計時所用的“秒”究竟是多長的時間,。
傳統(tǒng)觀念中，一天有24小時,，每個小時由60分鐘組成,，而每分鐘又可以分出60秒。日夜交替為一天,，即地球自轉(zhuǎn)一周的時間,，因此1秒在我們的生活常識中，就是1/86400天,。這也是我們?nèi)粘Ｉ钪忻枋鰰r間的基本方式,。
然而在科研領(lǐng)域，秒并非是這么界定的,。在現(xiàn)行國際單位制下,，秒的長度是銫-133原子基態(tài)的兩個超精細能階之間躍遷時所輻射的電磁波的周期的9,192,631,770倍 的時間。并且其中提到的銫原子必須在絕對零度時是靜止的,，而且所在的環(huán)境是零磁場、海平面,。在這樣的情況下被定義的秒,，與天文學(xué)上的歷書時所定義的秒是等效的,。
并且為了更進一步的保證全球“秒”的速度或者說長度是一致的，幾十年來,，全球統(tǒng)一的時間標準一直基于多臺銫微波原子鐘信號的平均值,。而這一切也確實確保科學(xué)研究對于時間的精確性需求,，并為通信技術(shù),、信息技術(shù)等與我們生活休戚相關(guān)的技術(shù)發(fā)展提供了幫助，同時也為量子技術(shù),、深空探測等未來技術(shù)打下了基礎(chǔ),。
然而為了更好的為未來技術(shù)發(fā)展提供支撐，在銫鐘的基礎(chǔ)上,，科學(xué)家依舊在尋找能夠更加精確的描述秒的儀器,，光學(xué)原子鐘(以下簡稱“光鐘”)便在這個背景下誕生并發(fā)展起來。光鐘以原子在光波波段躍遷頻率為基準,，通過用激光“注視”并測量原子的電子震動頻率來計時,。根據(jù)相關(guān)資料介紹，其利用光學(xué)頻率比傳統(tǒng)微波原子鐘高4到5個數(shù)量級的特性,，可實現(xiàn)飛秒(千萬億分之一秒)量級的時間測量精度,。
并且就在最近的一項新研究中，科學(xué)家們開展了迄今最全面的光鐘協(xié)調(diào)比對實驗,?？茖W(xué)家們在6個國家同步運行多臺光鐘及其連接鏈路，跨越數(shù)千公里,，協(xié)調(diào)比對了6國共10臺不同類型的光鐘,，完成了38組頻率比對。并且其中4組為首次直接比對,。值得一提的是,，由于此次實驗是多臺光鐘同時比對，并結(jié)合了多種鏈路技術(shù),，因此較之前的實驗,，獲得了更豐富的信息。而這也有利于進一步提升光鐘性能,，為未來進一步提升高精度計時能力,，促進GPS、電網(wǎng)調(diào)度,、金融交易等現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展提供幫助,。
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