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大约2600亿年差一秒,新加坡科学家研制出迄今最精准的时钟——镥原子钟!据近期发

大约2600亿年差一秒,新加坡科学家研制出迄今最精准的时钟——镥原子钟!据近期发表在《自然》杂志上的一项研究显示,新加坡国立大学的研究人员在实验室室温环境中使用71号元素镥和激光制作出了一种迄今计时精度最精准的光学原子钟。

高精度时钟在人类社会应用广泛,科学实验、卫星导航等领域均有应用,而原子钟正是高精度时钟的代表,它是利用某些元素的原子或离子内部能级跃迁的固定频率来计时的时钟。目前全球主流原子钟靠核外电子跃迁时的特定辐射频率进行计时,而以核跃迁的特定辐射频率进行计时的原子钟尚在实验研究中。

依靠电子跃迁计时的原子钟主要有两类,一类以跃迁时辐射的微波频率为计时基准,例如目前国际标准秒就是以55号元素铯-133原子基态的两个超精细能级跃迁的微波辐射的9192631770个周期来定义的;另一类是以跃迁时辐射的可见光、紫外光等光学频率为计时基准,例如近期新加坡科学家研制的镥原子钟就是以可见光频率为基准进行计时的。

光学辐射的振动频率更高,因此在足够可靠稳定的情况下,光学原子钟通常比微波原子钟更为精准!此次新加坡科学家研制的镥原子钟的计时精度是此前最准时钟“钙原子钟”的4倍,后者也是一种光学原子钟。并且由于镥的电子跃迁频率对温度和磁场的波动较不敏感,其相对于镱、锶等类型的光学原子钟也更为稳定。

从古至今,历法以及计时精度一直都被视为人类文明科技实力的重要象征之一。目前所使用的国际标准秒的定义诞生于1967年,已经应用了将近60年,但其精度目前已经不够用了,随着镥原子钟等更高精度的高可靠原子钟的诞生,国际计量界已经在评估用光钟来重新定义标准秒,而镥原子钟凭借高精度和高可靠性,估计将成为有利候选者之一。