物理學家打破了有史以來最精確時鐘的記錄

德國物理學家製造出了地球上最精確的計時器，新型原子鐘達到了前所未有的精確度，該鐘根據物體的運動來計時。鐿離子。

該裝置被稱為光學單離子時鐘，其工作原理是測量鐿離子在兩個不同能階之間每秒來回振盪數百萬億次的振動頻率。 這些離子被困在雷射光束的「光晶格」內，科學家可以計算每秒鐿「滴答聲」的數量，精確地測量時間，時鐘在數十億年內不會慢一秒。

直到最近，我們最準確的計時器還是銫原子鐘，這種裝置包含一個由微波輻射激發共振的原子「鐘擺」。 秒的官方定義（標準國際 (SI) 時間單位）正是基於這些時鐘。

根據世界上最精確的銫原子鐘，1秒是經過的時間9,192,631,770 週期銫 133 原子兩個能階之間躍遷所產生的輻射。

這聽起來可能相當不錯，但當涉及到定義時間本身時——它實際上支配著我們生活中所做的一切——你永遠不會太準確。

正如世界各地的研究人員已經完善他們的光學原子鐘，根據這些設備而不是銫原子鐘重新定義秒的需要變得越來越切題。 尤其是現在，來自德國聯邦物理技術中心 (PTB) 的原子鐘專家團隊已經建造了一個不亞於準確度提高 100 倍比最精確的銫原子鐘。

“可以肯定的是，未來國際單位制秒的重新定義將基於光學原子鐘，”團隊說。 「它們具有相當高的激發頻率（1E14 至 1E15 Hz），這使得它們比銫鐘更穩定、更準確。”

早在 20 世紀 80 年代就有預測作者：諾貝爾獎得主物理學家，Hans G. Dehmelt，光學原子鐘基本上是單一離子或許多中性原子的雷射陷阱。 雖然其中一些時鐘過去已建成，由 PTB 團隊建立的模型是第一個達到迄今為止僅在理論上預測的準確度水準的模型。 如果您想了解技術，這意味著它的測量不確定度為 3 E-18。

該團隊表示，鐿 -一種柔和的銀色化學元素- 是其時鐘的完美離子類型，因為它可以在不同狀態之間轉換，從而發出清晰且可測量的“滴答聲”。 「其中一個轉變是基於所謂的『F 狀態』的激發，由於其極長的自然壽命（大約六年），提供了異常狹窄的共振，」團隊報告。

就像目前的公斤一樣正在重新定義自己, 中的所有內容國際單位制如果您有更準確的測量方法，則可以獲得。 事實上，這就是科學的基本原理。

結果已發表於物理評論快報。