中國精密儀器:3000萬年誤差不超過1秒

說到誤差,人們都知道與測量有關。最傳統的測量方式有度、量、衡,分別表示尺寸、體積和重量的測量,測量講究精度。鏈科技小編今天關注“時間”的精度測量,這與中國一件計時器具有關。

中國精密儀器:3000萬年誤差不超過1秒

它就是世界首臺太空運行的冷原子鐘,目前已在軌近兩年時間。這臺3000萬年誤差小於1秒的冷原子鐘運行正常,將目前人類在太空的時間計量精度提高了1—2個數量級。相關成果作為亮點文章於7月24日在線發表在《自然·通訊》上。

關於計時工具,我國從最早的日晷開始,然後經歷沙漏計時、燃香計時等,後來經歷機械錶、電子錶,當然這些都是大眾用品。目前中國最堪稱道的是冷原子鐘。

冷原子鐘是利用激光使原子溫度降至絕對零度附近,使原子能級躍遷頻率更少受到外界干擾,從而實現更高精度。2016年9月25日,天宮二號空間實驗室成功發射並順利進入運行軌道。在軌22個月,冷原子鐘實現了天穩定度7.2×10-16的超高精度。

中國精密儀器:3000萬年誤差不超過1秒

尖端科技需要大投入,不僅是需要人力物力密集投入的項目,而且還是“板凳一坐十年冷”的一項事業,其研發週期超長,必須耐得住寂寞才成,急功近利者是難以做到的。

中科院上海光機所正是經過十餘年的攻關,才突破了微重力環境下運行的冷原子鐘物理系統等一系列關鍵技術,囚禁並冷卻銣原子,利用激光把銣原子溫度降低到接近絕對零度,利用激光和高精度微波場,提取出銣原子高穩定的能級躍遷頻率作為高精度原子鐘信號,在國際上首次實現冷原子鐘的在軌穩定運行。

團隊在微波與原子相互作用後檢測原子在能級上的布居數,發現在軌時鐘的穩定性為十萬億分之三。

中國精密技術沒有最精密,只有更精密。3千萬年的秒級誤差,這在日常生活中已經歎為觀止了,但是在天文研究領域或許還不夠理想,這就是尖端科技的不同之處。據瞭解,這種能在空間環境下可靠運行的高精度原子鐘應用於導航定位系統將會提高導航定位精度,相關技術還將應用於空間量子傳感器等多個領域。

中國精密儀器:3000萬年誤差不超過1秒

德國杜塞爾多夫大學原子物理學家斯蒂芬·席勒等國際同行高度評價了這一成果,指出“隨著實驗的成功,中國在天基冷原子傳感器的研究走在了世界的最前沿”。

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