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光学原子钟让“秒”的概念更准确 科学家开展网络协调比对实验
2025年06月19日 13:56:49
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：4981
最近的一项新研究中，科学家们开展了迄今最全面的光钟协调比对实验，科学家们在6个国家同步运行多台光钟及其连接链路，跨越数千公里，协调比对了6国共10台不同类型的光钟，完成了38组频率比对。
秒是我们生活中常用的时间单位之一，同时也是国际单位制中时间的基本单位， 一方面它的存在方便了我们的日常交流与记录，另一方面，“秒”也为现代社会经济运作以及科学技术发展提供了基础支撑，尤其是物理学、天文学中，对于“秒”的精准定义有着非常高的依赖。
但“秒”的精准的定义就是是什么，对于大多数人来说，或许就很陌生了。要了解这一点，我们先要明确如今我们计时所用的“秒”究竟是多长的时间。
传统观念中，一天有24小时，每个小时由60分钟组成，而每分钟又可以分出60秒。日夜交替为一天，即地球自转一周的时间，因此1秒在我们的生活常识中，就是1/86400天。这也是我们日常生活中描述时间的基本方式。
然而在科研领域，秒并非是这么界定的。在现行国际单位制下，秒的长度是铯-133原子基态的两个超精细能阶之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9,192,631,770倍 的时间。并且其中提到的铯原子必须在绝对零度时是静止的，而且所在的环境是零磁场、海平面。在这样的情况下被定义的秒，与天文学上的历书时所定义的秒是等效的。
并且为了更进一步的保证全球“秒”的速度或者说长度是一致的，几十年来，全球统一的时间标准一直基于多台铯微波原子钟信号的平均值。而这一切也确实确保科学研究对于时间的精确性需求，并为通信技术、信息技术等与我们生活休戚相关的技术发展提供了帮助，同时也为量子技术、深空探测等未来技术打下了基础。
然而为了更好的为未来技术发展提供支撑，在铯钟的基础上，科学家依旧在寻找能够更加精确的描述秒的仪器，光学原子钟(以下简称“光钟”)便在这个背景下诞生并发展起来。光钟以原子在光波波段跃迁频率为基准，通过用激光“注视”并测量原子的电子震动频率来计时。根据相关资料介绍，其利用光学频率比传统微波原子钟高4到5个数量级的特性，可实现飞秒(千万亿分之一秒)量级的时间测量精度。
并且就在最近的一项新研究中，科学家们开展了迄今最全面的光钟协调比对实验。科学家们在6个国家同步运行多台光钟及其连接链路，跨越数千公里，协调比对了6国共10台不同类型的光钟，完成了38组频率比对。并且其中4组为首次直接比对。值得一提的是，由于此次实验是多台光钟同时比对，并结合了多种链路技术，因此较之前的实验，获得了更丰富的信息。而这也有利于进一步提升光钟性能，为未来进一步提升高精度计时能力，促进GPS、电网调度、金融交易等现代技术发展提供帮助。
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