比十億分之一秒更精準(zhǔn) 鍶原子光晶格鐘重新定義“時(shí)間”標(biāo)準(zhǔn)
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】時(shí)間是人類文明發(fā)展中形成的一個(gè)概念，其本質(zhì)可以理解成對(duì)環(huán)境變化的規(guī)律性概括。從人類文明早期的日出而作日落而息，到如今形成明確的單位來確定時(shí)刻并確定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，“時(shí)間”概念的不斷細(xì)化背后其實(shí)是人類文明以及科技水平的不斷發(fā)展。以至于到了今天，當(dāng)我們?cè)谔崞?ldquo;現(xiàn)在幾點(diǎn)？”的時(shí)候，我們已經(jīng)有一個(gè)明確的量化單位來確定時(shí)間，并且?guī)缀跽l都可以通過手邊、手機(jī)等來獲取時(shí)間的答案。但是大家有沒有想過這么一個(gè)問題——我們現(xiàn)在習(xí)以為常的時(shí)間，到底是怎么確定下來的呢？
可不要小看這個(gè)問題，當(dāng)我們?cè)谒伎际直?、手機(jī)等設(shè)備上的時(shí)間“準(zhǔn)不準(zhǔn)”的時(shí)候，其實(shí)已經(jīng)下意識(shí)的認(rèn)可了標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的概念，也正因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)時(shí)間的存在，所以我們才能用時(shí)間來明確作息，規(guī)劃生活。
標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)確定的時(shí)間，我們使用的北京時(shí)間則是是基于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間計(jì)算而來的時(shí)間。簡(jiǎn)單來說，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間給處于不同地區(qū)的國(guó)家一個(gè)物理層面的統(tǒng)一時(shí)間，并且基于地方時(shí)間一個(gè)固定的參考“坐標(biāo)”。不過事實(shí)上，即便是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，曾經(jīng)不標(biāo)準(zhǔn)過。過去的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(GMT)，當(dāng)時(shí)是以地球自轉(zhuǎn)時(shí)間作為標(biāo)準(zhǔn)，以本初子午線作為0點(diǎn)。但是由于地球的運(yùn)行軌道其實(shí)是橢圓，地球每天的自轉(zhuǎn)是有些不規(guī)則的，而且正在緩慢減速，因此，GMT很快被由原子鐘確定的協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)取代。
可以說，原子鐘重新定義了“時(shí)間”的標(biāo)準(zhǔn)。
原子鐘是基于物理學(xué)的基本原理設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)裝置，起初是為了探索宇宙而設(shè)計(jì)的，并且精度可以達(dá)到到每2000萬年才誤差1秒。而伴隨著原子鐘的誕生，通信、交通、金融等領(lǐng)域都發(fā)生了巨大的改變——因?yàn)槲覀冇辛烁泳珳?zhǔn)的時(shí)間測(cè)量手段。這也是為什么說原子鐘在潛移默化中提高了我們的生活品質(zhì)。
而與此同時(shí)，如今非常成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)其實(shí)也是依賴于原子鐘才能為我們提供準(zhǔn)確的定位服務(wù)的——要知道，即便是十億分之一秒的誤差，也會(huì)帶來0.3米的距離誤差。事實(shí)上，我們現(xiàn)在可以獲得北京時(shí)間的權(quán)威渠道，也是通過原子鐘組和世界時(shí)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生，并發(fā)播到全國(guó)的。
那么如今原子鐘的精度到底可以到什么程度呢？72億年僅偏差1秒！
前不久，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功研制萬秒穩(wěn)定度和不確定度均優(yōu)于5×10^(-18)(相當(dāng)于數(shù)十億年的誤差不超過1秒)的鍶原子光晶格鐘。并在此基礎(chǔ)上對(duì)鍶原子光晶格鐘的系統(tǒng)頻移因素開展了逐項(xiàng)評(píng)定，最后確定了系統(tǒng)的不確定性為4×10^(-18)，相當(dāng)于72億年才會(huì)產(chǎn)生1秒的偏差?？刹灰】催@個(gè)數(shù)字，這項(xiàng)技術(shù)的誕生相當(dāng)于將一只腳邁入了重新定義“秒”的范疇，為后續(xù)構(gòu)建新一代全球時(shí)間基準(zhǔn)乃至提供引力波探測(cè)、暗物質(zhì)搜索的新方法等提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
當(dāng)然，原子鐘技術(shù)的發(fā)展也不僅僅是精度那么簡(jiǎn)單，實(shí)際上，包括如何將原子鐘確定的時(shí)間準(zhǔn)確的傳達(dá)出去，或者將原子鐘安裝于航天器、衛(wèi)星等設(shè)備上，原子鐘及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展是非常復(fù)雜的?？梢源_定的一點(diǎn)是，原子鐘已經(jīng)成為我們生活中重要且必要的一項(xiàng)技術(shù)，或許我們并不會(huì)親自接觸這些產(chǎn)品，但是這些儀器設(shè)備在不斷發(fā)展的過程中，卻在無時(shí)無刻的影響著我們。我們正在接受被原子鐘不斷“定義”的時(shí)間。
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