科学家发明计时更精准原子钟

作者:浮夸的晓编 分类:科学 发布于:2013-8-27
  《科学》杂志报道的这项新技术,或许对人们准时参加会议帮助不大,但它将为物理学家测试爱因斯坦的广义相对论或者探索基本常数之谜铺平道路。目前的美国标准时间是由铯原子钟计时,其中的铯原子通过微波进行脉冲激发。微波导致铯原子的外层电子获得更高的能量水平,所产生的振动率就设定了钟的滴答速度。

  但是新的原子钟有可能变得更加精确。这些钟并非使用微波,而是将原子束捕获在一束强大激光的驻波内,并且用第二束激光来激活这些原子。激光会导致原子以超过古老微波方法的频率震颤(或者说滴答)。研究的合著者,国家标准与技术研究所的物理学家Andrew Ludlow说道:“滴答速度越快,你就能越精细的划分时间。量子力学阻碍了科学家对个体原子的了解,但是研究人员能够计算出数千个原子能量跳变的平均数,以此来进行异常精准的测量。”

  在这项研究中,Ludlow和他的同事们将1万个镱原子冷却到10微开尔文,极其接近绝对零度的温度。接下来他们使用激光驻波捕获原子,第二束以每秒振动518万亿次的激光来激活原子。研究团队获得了惊人稳定的滴答速度,与此同时他们考虑并消除了许多影响原子行为产生巨大不可预测性的因素。如果这项新技术能够应用于原子钟,那么它将提供非常精准的时间测量,而且会让我们了解一些物理学上最神秘的问题。

  由于重力会减缓时间,因此事实上原子钟在一个重力场中会更缓慢,这种现象被称作重力红移。但是有一些理论预测,重力红移出现故障,超精密的原子钟能够以最小的时间量测试出是否发生了这种问题。其它物理学家提出,真空光速等基本常数或许并非如此恒定。异常精准的原子钟有可能开始测量那些课题。Ludlow告诉《生命科学》道:“这些钟对于这些常量值不太敏感,因此你能够尝试确定基本的原子常量是否正在发生变化。”