逝者如斯夫,不舍昼夜。对于两千多年前的古人来说,时间就是昼夜交替。对于今天的科学家而言,时间是原子的“跳动”。
在中国计量科学研究院,有一种特殊的计时设备——锶原子光晶格钟。它以锶原子的跃迁频率作为时间计量标准。而且,可以把时间测量的准确度提高到35亿年不差一秒。
就拿已深入每个人生活的全球卫星导航系统来说,精密时间测量发挥了重要作用。导航系统需要多颗导航卫星组网运行千亿国际,每颗卫星上都放置有特殊的高准确度的钟,将时间发送到地面。科研人员根据接收到不同卫星信号的时间差和坐标,计算出地面的具置。在这个过程中,时间越精确,时间差的测量误差就越小,定位的准度就越高。
中国计量院时间频率研究所所长房芳告诉记者,高精度的时间测量还在5G通信、航天发射和测控、智慧城市等领域有着不可替代的作用。
不过,要实现高精度的时间测量,并不容易。在很长的历史里,人类计时一直用的是天文秒。就是将地球自转的周期等分为86400份,据此得到秒长。天文秒取决于地球运动的周期,会随地球运动速率的变化而变化,不够稳定,这自然也会影响其准确度。
随着量子物理的发展,科学家发现某些量子现象的稳定性远远优于天文现象,非常适合作为时间频率基准,于是提出原子秒,并将其定义到铯-133原子跃迁频率上,即铯-133原子振荡91亿9263万1770次为1秒。中国计量院研制的铯原子喷泉钟,准确度达到6000万年不差一秒。
铯原子喷泉钟属于微波钟,它采用的是原子跃迁吸收微波波段的频率。“而锶原子光晶格钟的光学频率比微波频率更稳定,稳定度提高后,准确度也相应会提高,因此其准确度可以高几个量级。”房芳解释,这种基于光学频率的原子钟又被称为光钟。
中国计量院从2005年开始自主研制锶原子光晶格钟,并不断改进,相对频率准确度目前可达到10-18秒,相当于35亿年不差一秒,未来还可能提高到上百亿年不差一秒。
目前,科学界正在探讨未来进一步修改秒的定义的方案,使时间测量更精准。锶原子光晶格钟等光钟,频率更稳定,测量的结果也更准确,为进一步修改秒定义提供了现实可能性。
当然,光钟更加直接的作用,是作为时间频率计量的基准。钟表走得快了还是慢了,必须有一个最终的参照,光钟就承担这样的角色。
光钟还可以用来探测引力波。引力波出现时会改变引力势,而引力势会改变光钟的频率。光钟的准度越高,越有利于探测引力波。此外,光钟在验证相对论、检验物理常数变化、发现暗物质等前沿物理领域都可以发挥重要作用。
逝者如斯夫,我们的科研人员正在为实现更精准的时间测量而不舍昼夜地工作着。
奔跑吧·少年2024年内蒙古自治区棒垒球邀请赛在鄂尔多斯市康巴什区开赛。
4月2日,随着57652次检测车从南充北站5道缓缓驶出,标志着新建汉中至巴中至南充铁路南充至巴中段(以下称巴南高铁)启动联调联试,进入工程验收关键阶段,为全线早日开通奠定了坚实基础
2024年3月31日,“知音湖北 遇见浪漫孝感”春赏花活动在湖北省孝感市金卉庄园景区启动。金卉庄园花团锦簇,五彩斑斓花卉竞相绽放。人们穿梭在花海之间,享受明媚春光。
2024年3月23日,由中国服装设计师协会主办的2024秋冬中国国际时装周在北京开幕。
3月17日,原创独立设计师品牌SHANG1 BY SHANGYI 2024秋冬系列时装发布会在北京举行。
2024年2月28日,新疆尔自治区巴音郭楞蒙古自治州博湖县境内的博斯腾湖出现推冰景观。
云南省曲靖市罗平县马街镇钻天坡,盛开的油菜花梯田在初升太阳映照下,勾勒出一幅田园春景图
2024年1月12日,江西省吉安市吉州区庐陵文化生态园层林尽染,色彩斑斓,市民徜徉其间,尽享生态之乐。
2023年12月26日,在云南省红河哈尼族彝族自治州元阳县新街镇黄草岭村附近,游客在冬樱花与梯田边游览。
2023年12月12日,新疆哈密市巴里坤县第十九届冰雪文化旅游节采冰仪式在高家湖二渠水库进行。仪式主要展示了头冰的开采上岸过程。开幕式上还举行迎风旗、祈福词、喝出征酒等仪式。
2023年12月13日,河北省正定古城迎来降雪,古城内外银装素裹,犹如一幅淡雅的水墨画,美如画卷。
2023年11月28日,贵州省六盘水市明湖国家湿地公园层林尽染,景色迷人。
三角梅原产于巴西,现主要分布在中国、秘鲁、阿根廷、日本、赞比亚等国家和地区。其中,以海南三角梅最为出名。
2023年11月23日清晨,朝霞初现,三峡库区湖北省宜昌市秭归县沿江公路G348国道的绝壁岩体上,工人们正在铺设防护网,以防止岩崩和落石。
2023年11月23日,黑龙江哈尔滨,哈尔滨站工作人员正在清理站台积雪。
2023年11月21日,甘肃敦煌,首趟敦煌号铁海联运国际货运班列装载1000吨石棉驶出,经天津港通过铁海联运发往泰国曼谷。
2023年11月21日,江苏省如皋市龙游河生态公园,色彩斑斓的树木与一河碧水相应成趣。