光钟到底是个啥?它不是咱们平时用的石英钟,它把原子内部的能级跃迁当作节拍器

就在3月5日,中国科学技术大学的潘建伟、戴汉宁、陈宇翱和彭承志,给咱们展示了一个新玩具:锶原子光晶格钟。这个钟把计时的误差给压到了一个非常非常低的水平,大概是1秒的误差在300亿年里才会出现一次。这样一来,咱们国家就掌握了光学秒这个核心技术,成了少数几个能玩这套技术的国家之一。这项成果直接发到了国际期刊《计量学》上。 光钟到底是个啥?它不是咱们平时用的石英钟,它把原子内部的能级跃迁当作节拍器。当微波或者激光精准地操控原子的时候,每一次能级的变化都对应着一个几乎不变的频率。这就好比给时间安了个“芯片”,让时间变得特别准。 这次突破主要体现在两个方面:稳定度和不确定度。稳定度决定了时钟短期跑的稳不稳,不确定度决定了长期跑的准不准。现在这两个指标都突破了10−19这个关口,意味着咱们的时钟既跑得稳又跑得准,为以后的应用打开了大门。 这个门槛一被击穿,“秒”的定义也可能要重新来了。以前的国际标准要求至少三套独立的光学标准不确定度得低于2×10−18才行。这次中科大团队把不确定度压到了9.2×10−19,直接满足了这个要求。 这么高的精度能干啥?用处可大了去了!比如大地测量能捕捉到毫米级的地形起伏变化;还能帮咱们捕捉暗物质粒子擦过的信号;给卫星和深空探测器提供统一的时间基准;甚至能验证广义相对论这样的基础物理理论。 过去咱们在这方面还只能算是跟跑的,现在终于和顶尖的国家站在了同一排队伍里。这次的成功为以后做可搬运和星载化的光钟打下了基础。接下来他们打算把这个原型机给微型化、模块化,然后送上天去验证。一旦成功实现星载化,全球统一的超高精度时间基准就不受地面干扰了,能给下一代卫星导航系统、引力波探测还有暗物质探测卫星提供强大的支持。