第二個已經為我們服務了數百年,但它並不完美? 這原子鐘也就是說,我們的官方計時員大約每 2 億年就會損失一秒時間。
這可能不足以讓你在合唱團練習中遲到,但在太空旅行和物理領域,即使是很小的錯誤也可能會產生很大的影響。 考慮到這一點,人們正在努力建造比以往任何時候都更準確的時鐘。
關鍵是開發能夠看到更高頻率可見光的時鐘,這意味著測量時間的精度更高。
正如埃德溫·卡特利奇報道科學科羅拉多州國家標準與技術研究所 (NIST) 博爾德實驗室的計量學家目前正在研究比現有時鐘精確 100 倍的設備。
每個時鐘都根據特定的動作來標記時間,無論是鐘擺的擺動,還是? 就現代原子鐘而言? 微波束的振盪設定為激發化學元素所需的精確波長銫。
當銫電子在兩個能態之間來回跳躍時,這些跳躍的頻率可用於測量時間。
NIST 目前正在開發的下一代時鐘是光學原子鐘,可用共振頻率比微波輻射高約 100,000 倍,精度更高。
事實上,這些新時鐘可以變得如此精確,他們只會損失一秒鐘每150億年。
鐿光學原子鐘。 (美國國家標準技術研究院)
使用兩個光學時鐘部署雷射來冷卻和捕獲鐿原子,NIST 的研究人員已經成功地讓它們一起運轉,其精確度比銫鐘高 100 倍? 從技術上講,控制在 10 分之 1.4 以內18。
勒德洛說:“這將是第一次證明同一物種的兩個生物鐘在這個水平上是一致的。”科學,儘管這些實驗尚未經過同行評審並在期刊上發表。
如果經過驗證,其精度將滿足法國國際計量局 (BIPM) 制定的要求之一,這些新光學鐘必須滿足這些要求才能取代舊的銫鐘。
現在需要進一步的研究以確保可以同時在多個不同的實驗室中保持準確性。 由於其複雜性,目前的光學時鐘設定往往僅在短突發中運作。
只有當所有的交叉檢查完成後,我們才會有一個新的、更準確的秒? 這可能要等到世界頂級計量機構——度量衡大會 (GCPM) 於 2026 年召開時才能實現。
GCPM 召開會議每四年一次今年有四個新的更新定義:普朗克常數, 為了波茲曼常數, 為了阿伏加德羅常數,以及單一質子的電荷量。
對這些值進行更精確的測量將使科學家能夠為公斤、開爾文和安培等測量值的組成提供更精確的參考點。 之後,第二個可能是下一個新定義。
仍待回答的問題之一是使用哪種類型的新型光學原子鐘? 有些使用中性原子晶格,例如 NIST 的時鐘,而有些則使用單一捕獲離子,並且所有這些都正在取得進展。
「這些時鐘一直變得更加可靠、更加堅固,」NIST 時間和頻率部門負責人說道,克里斯‧奧茨,十一月。