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精度達(dá)小數(shù)點后19位 新型原子鐘有望推動“秒”重新定義
2025年07月16日 11:13:37
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：353
美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)研究團(tuán)隊14日發(fā)表了一項重要成果，其中稱相關(guān)團(tuán)隊通過將鋁離子捕獲于離子阱中改進(jìn)了原子鐘，使其精度創(chuàng)下小數(shù)點后19位的驚人紀(jì)錄。
原子鐘是利用原子特定能級躍遷時輻射或吸收的穩(wěn)定頻率來精準(zhǔn)計時的裝置，具有精度高、穩(wěn)定性好且受環(huán)境影響小的優(yōu)點，在衛(wèi)星導(dǎo)航、通信網(wǎng)絡(luò)、電力系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，是現(xiàn)代高精度計時與時間同步的核心設(shè)備。
與此同時，原子鐘的出現(xiàn)也為現(xiàn)代科學(xué)定義秒提供了幫助。1967年，第十三屆國際度量衡大會將“秒”定義為“銫-133原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射的9,192,631,770個周期的持續(xù)時間”。從此，“秒”與原子鐘的頻率綁定，取代了此前基于地球自轉(zhuǎn)的“平均太陽日”定義。而這一定程度上也促進(jìn)了科研產(chǎn)業(yè)邁向更高精度。
而就在近日，一項新的研究成果或許將推動“秒”的重新定義，并有望為量子技術(shù)發(fā)展提供助力。
美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)研究團(tuán)隊14日發(fā)表了一項重要成果，其中稱相關(guān)團(tuán)隊通過將鋁離子捕獲于離子阱中改進(jìn)了原子鐘，使其精度創(chuàng)下小數(shù)點后19位的驚人紀(jì)錄。并且其準(zhǔn)確度較此前紀(jì)錄提升41%；穩(wěn)定性更是達(dá)到其他原子鐘的2.6倍。這有望幫助科學(xué)家拓展物理學(xué)邊界。
相關(guān)報道中提到，為了將鋁離子捕獲于離子阱中，團(tuán)隊創(chuàng)新鍍金工藝，通過加厚離子阱金涂層降低電阻，有效抑制鋁離子擾動。與此同時，團(tuán)隊還采用鈦合金腔體替代傳統(tǒng)鋼材，改良了真空系統(tǒng)，這使得氫氣滲透量驟降至1/150。最后，通過3.6公里光纖網(wǎng)絡(luò)整合NIST和科羅拉多大學(xué)博爾德分校聯(lián)合研究機(jī)構(gòu)JILA實驗室的“世界最穩(wěn)激光源”，更精準(zhǔn)探測鋁離子并計算其振蕩頻率。最終通過1天半的時間，測量到小數(shù)點后19位，實現(xiàn)了精度上的突破。
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