中国锶光钟
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锶光钟是目前世界上频率稳定度最高的原子钟,也是研究最多的冷原子光晶格钟,高出现行秒定义所采用的铯原子喷泉钟2个数量级,被认为是新一代秒定义最有潜力的候选者。目前,包括中国计量院在内,已有美国科罗拉多大学与美国标准与技术研究院联合实验室、日本东京大学、法国巴黎天文台时间频率标准实验室等8家单位的锶光钟数据被国际频率标准工作组采纳。
锶原子光晶格钟是一种光原子钟。在它的激光束中,每一个光学晶格都拥有上千个中性锶原子,而这种中性锶原子每秒可进行430万亿次的“滴答”。
超高精确
不同于原子钟的仅一个离子在量子态下来回翻转,锶原子光晶格钟可在每一次“滴答”中能够产生上千个原子的波动,这无疑让后者在更短的时间内就能达到跟前者一样的精准度。锶原子光晶格钟50亿年才会产生1秒误差。
锶原子光晶格钟的稳定性并不亚于其在2013年研发出来的镱原子钟。不过,锶原子光晶格钟的精确度却要比镱原子钟高出近50%。这使得锶原子光晶格钟成为了自20世纪90年代出现铯原子喷泉钟之后首款既能保证稳定性又能拥有超高精确度的时钟。
2015年9月14日,国际频率标准工作组在法国召开的会议上决定,于2025年—2028年间完成新一代秒的定义。如果使用光钟的新技术来重新定义秒,将对全球卫星定位导航系统、人类探索宇宙和研究物理学规律等领域产生极为深远的影响。
2015年9月29日,中国计量科学研究院研制的锶87原子光晶格钟(以下简称锶光钟)数据首次被国际频率标准工作组采纳,为我国未来在重新定义秒的国际问题上争得了话语权。
中国计量院锶原子光晶格钟研究工作始于2007年,由方占军研究员领衔的创新团队承担。2015年7月,该团队顺利完成了锶光钟的第一次系统频移评定和绝对频率测量工作,准确度达到2.3×10-16,相当于1.38亿年不差一秒。
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