迄今为止最精确的原子钟将“报时”

最新发现与创新技术日报北京10月8日电-最近出版的《科学》杂志公布了中国科学家叶军团队的最新成果:将量子气体状态的锶原子挤压成一个微型三维立方体,将原子密度提高到前一个原子钟的1000倍,从而设计出迄今为止最精确的原子钟 新的研究不仅可以进一步提高全球定位系统导航系统的定位精度,还可以帮助科学家们验证爱因斯坦在广义相对论中对时间膨胀的预测,并探究为什么万有引力定律不能应用于量子力学等问题。 原子钟的原理是利用原子周围的电子从激光中吸收能量,并通过在高能和低能状态之间跳跃来计时。 现有原子钟主要使用氢、铯和铷等原子,而众所周知的全球定位系统主要使用同位素铯-133。然而,铯原子中的电子每秒只能移动90亿次,而锶原子中的电子以接近每秒1000万亿次的速度移动。因此,它在制造精确原子钟方面更有潜力。 叶军在美国实验天体物理联合实验室工作,他带领团队专注于锶原子钟的设计,并于2014年开发了世界上最精确的光学锶原子钟。与3亿年铯原子钟1秒误差的精度相比,使用激光将锶原子禁锢成线性阵列的锶原子钟的精度仅为每150亿年1秒误差(相当于宇宙的年龄),打破了当时原子钟的精度记录。 在这项新的研究中,叶军的团队再次打破记录,锶原子钟的精确度又提高了20% 他们将锶原子冷却到-273摄氏度,使原子成为类似费米子的量子气体,其行为更像挥发性,从而避免了线性结构中原子间碰撞对时间测量精度的影响。 爱因斯坦的广义相对论预测时间会随着重力而变化。原子钟越精确,理论就越精确。它甚至可以给宇宙未解之谜带来突破性进展,如引力波探测和暗物质研究。

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