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比十億分之一秒更精準 鍶原子光晶格鐘重新定義“時間”標準
2024年01月29日 10:36:43
來源：化工儀器網 點擊量：7141
當我們在思考手表、手機等設備上的時間“準不準”的時候，其實已經下意識的認可了標準時間的概念，也正因為標準時間的存在，所以我們才能用時間來明確作息，規劃生活。
【化工儀器網 行業百態】時間是人類文明發展中形成的一個概念，其本質可以理解成對環境變化的規律性概括。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刻并確定標準時間，“時間”概念的不斷細化背后其實是人類文明以及科技水平的不斷發展。以至于到了今天，當我們在提起“現在幾點？”的時候，我們已經有一個明確的量化單位來確定時間，并且幾乎誰都可以通過手邊、手機等來獲取時間的答案。但是大家有沒有想過這么一個問題——我們現在習以為常的時間，到底是怎么確定下來的呢？
可不要小看這個問題，當我們在思考手表、手機等設備上的時間“準不準”的時候，其實已經下意識的認可了標準時間的概念，也正因為標準時間的存在，所以我們才能用時間來明確作息，規劃生活。
標準時間是根據國際標準時間系統確定的時間，我們使用的北京時間則是是基于標準時間計算而來的時間。簡單來說，標準時間給處于不同地區的國家一個物理層面的統一時間，并且基于地方時間一個固定的參考“坐標”。不過事實上，即便是標準時間，曾經不標準過。過去的標準時間為格林尼治標準時間(GMT)，當時是以地球自轉時間作為標準，以本初子午線作為0點。但是由于地球的運行軌道其實是橢圓，地球每天的自轉是有些不規則的，而且正在緩慢減速，因此，GMT很快被由原子鐘確定的協調世界時(UTC)取代。
可以說，原子鐘重新定義了“時間”的標準。
原子鐘是基于物理學的基本原理設計的計時裝置，起初是為了探索宇宙而設計的，并且精度可以達到到每2000萬年才誤差1秒。而伴隨著原子鐘的誕生，通信、交通、金融等領域都發生了巨大的改變——因為我們有了更加精準的時間測量手段。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。
而與此同時，如今非常成熟的衛星導航系統其實也是依賴于原子鐘才能為我們提供準確的定位服務的——要知道，即便是十億分之一秒的誤差，也會帶來0.3米的距離誤差。事實上，我們現在可以獲得北京時間的權威渠道，也是通過原子鐘組和世界時測量系統產生，并發播到全國的。
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，我國科研團隊成功研制萬秒穩定度和不確定度均優于5×10^(-18)(相當于數十億年的誤差不超過1秒)的鍶原子光晶格鐘。并在此基礎上對鍶原子光晶格鐘的系統頻移因素開展了逐項評定，最后確定了系統的不確定性為4×10^(-18)，相當于72億年才會產生1秒的偏差。可不要小看這個數字，這項技術的誕生相當于將一只腳邁入了重新定義“秒”的范疇，為后續構建新一代全球時間基準乃至提供引力波探測、暗物質搜索的新方法等提供了重要的技術基礎。
當然，原子鐘技術的發展也不僅僅是精度那么簡單，實際上，包括如何將原子鐘確定的時間準確的傳達出去，或者將原子鐘安裝于航天器、衛星等設備上，原子鐘及相關技術的發展是非常復雜的。可以確定的一點是，原子鐘已經成為我們生活中重要且必要的一項技術，或許我們并不會親自接觸這些產品，但是這些儀器設備在不斷發展的過程中，卻在無時無刻的影響著我們。我們正在接受被原子鐘不斷“定義”的時間。
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