
第二个的定义,是最基本的单位时间在我们当前的测量系统中,已经有70多年的时间没有更新(给或花费十亿分之一)。
但是在接下来的十年左右的时间里,可能会改变:依赖可见光的超脑原子光学时钟有望设置第二个的新定义。
从理论上讲,这些新版本的原子钟至少比黄金标准的铯时钟要精确得多。原子暴露于微波。
美国国家标准与技术研究院时间和频派的研究员杰弗里·谢尔曼(Jeffrey Sherman)在科罗拉多州博尔德(Boulder)的研究人员杰弗里·谢尔曼(Jeffrey Sherman)告诉Live Science:“您可以认为这相当于拥有每毫米的尺子,而不是只尺寸为1米的棒子,而不是只尺寸为1米的棍子。”
6月,国际重量和措施局可能会发布第二个未来定义所需的标准,《纽约时报》报道。到目前为止,还没有一个单一的光学时钟可以在黄金时间准备好。
Sherman说,但是可以在2030年才能正式批准新的定义。新型的光学时钟可能有助于揭露暗物质,施加引力拉力的无形物质;或找到大爆炸的残余物,称为引力波,涟漪时空爱因斯坦的相对论预测。
基本措施单位
当前标准的第二个基于1957年的实验,该实验具有剖宫产的同位素或变体。当用特定波长的微波能量脉冲时,剖腹原子处于最“激发”,并释放最大数量的光子或光单位。
该波长被称为剖宫产的自然谐振频率,导致剖宫产“勾”每秒“滴答” 9,192,631,770次。一秒钟的初始定义与1957年一天的长度相关联 - 反过来,与可变事物有关,例如地球的旋转和当时其他天体对象的位置,根据《纽约时报》。
相比之下,光原子时钟测量在电磁光谱的可见范围内用光脉冲时,原子的振荡比原子“滴答”要快得多。因为他们可以更快地打勾,所以从理论上讲,他们可以用更精细的分辨率来定义第二个。
有多个竞争者是取代仪式作为统治的计时员,包括锶,Ytterbium和铝。谢尔曼说,每个人都有其优点和缺点。
为了达到这样的时钟,研究人员必须悬浮,然后将原子冷却到绝对零的头发宽度内,然后以最大程度地激发原子所需的可见光的精确调谐颜色来脉冲它们。系统的一部分照亮了原子上的光,另一部分则占据振荡。
Sherman说,但是确保激光发出正确的光的颜色(例如,某种蓝色或红色的阴影)所面临的一些最大挑战是将原子踢到它们的共鸣频率所需的。谢尔曼说,第二步(计算振荡)需要一个所谓的飞秒激光频率梳子,该激光频率梳子以微小的间隔发送了间隔的光脉冲。
谢尔曼说,这两个要素都是工程学的令人难以置信的复杂壮举,可以自己占用整个实验室。
光学时钟的使用
那么,为什么科学家希望越来越专门的原子钟来测量第二个呢?这不仅仅是一个学术练习。
时间不仅仅是在自己的鼓中进军。爱因斯坦的相对论说它是由群众扭曲的重力。结果,时间可能在海平面上的无限速度更慢,那里的地球重力场比在珠穆朗玛峰的顶部更强,那里的时间更弱。
检测时间流中的这些微小变化也可能揭示新物理学的证据。例如,仅在星系的遥远舞蹈中发现了暗物质的影响大爆炸。
但是,如果一团深色的物质潜伏在离家很近,那么检测到时间变慢的超脑钟就可以找到它们。
同样,随着引力波在时空的结构上摇摆时,它们会挤压和伸展时间。激光干涉仪重力波天文台检测到一些最大的引力波,这是一项数千英里的接力赛,用于测量由黑洞碰撞等灾难性事件产生的时空中的BLIP。但是,太空中的原子钟营可以检测到这些时间扩张较慢的重力波,例如宇宙微波背景的效果。
谢尔曼说:“它们是所谓的原始引力波,可能是大爆炸中剩下的残余物。”
最初发表在现场科学上。