而在金融行业,原子钟的重要性更是“隐形关键”。高频交易中,买卖差距可能只有千分之一秒,时钟偏差可能就意味着几百万的损失。为此,交易所也在使用微波钟来实现全球服务器之间的时间同步。

随着技术发展,科学家已经不满足于微波钟的精度,光钟登上了舞台。光钟使用的振动频率比微波高几个数量级,时间分辨率也大幅提升。

离子光钟是其中一种,比如中国科学院精密测量院的40Ca+光钟,精度已经达到4.6E-19,也就是说——689亿年才误差1秒,已经远超宇宙年龄。美国NIST的铝离子光钟也同样出色,受热扰动影响更小,但实现难度更高。

另一种更“群体化”的光钟是中性原子光钟,它不是测量一个原子,而是通过“光晶格”技术控制成千上万个原子一起振动,提升了稳定性。

中国科学技术大学、中科院国家授时中心等机构已研制出世界领先的锶光钟,潘建伟团队研发的系统稳定性和不确定度均优于5E-18,已经逼近重新定义“秒”的标准。

核光钟或成终极标准,中国也在全力追赶

如果说光钟已经够猛了,那核光钟就是正在被打造的“终极武器”。传统原子钟依靠的是原子外层电子的跃迁,而核光钟直接利用原子核的跃迁频率。由于原子核对外界干扰更不敏感,理论上能进一步提升时间测量的精度和稳定性。

但核跃迁通常需要极高能量,当前激光技术难以覆盖。科学家们于是把目光投向了钍-229这种特殊核素,它的激发态能量极低,正好处于激光技术的极限波段。

自1976年提出存在至今,几十年里全球科学家都在寻找这个跃迁。直到2024年,美国JILA团队终于利用频率梳技术,在掺钍晶体中成功激发出229mTh跃迁频率,核光钟的研究正式迈入实证阶段。

未来,原子钟不仅将重新定义“秒”,还将作为基础设施,服务于量子通信、深空探测、引力波观测等高精尖领域。对中国而言,这更是必须要布局的战略技术。

目前,我国已经开始在太空开展原子钟实验,未来不排除发射一颗类似“墨子号”的实验卫星,搭载自主研发的高性能光钟,去太空中探索宇宙的时间与空间。

结语:

从古人的日晷到今天的原子钟,人类对“时间”的认识和掌控已经发生了质的飞跃。原子钟不是科技实验室里的“高冷设备”,它已经深度嵌入我们的生活,推动着整个社会的信息系统稳定运行。

而随着光钟、核钟技术的不断进化,人类对“时间”的定义正被重新书写。未来,或许真正告诉我们宇宙节奏的,不是钟表的滴答声,而是一个个原子亿年如一日的精准跳动。返回搜狐,查看更多


企鹅号封禁了怎么申诉?封禁原因有哪些?2023-06-07 19:21:214939浏览
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