300亿年误差不到1秒!新时钟问世,能否检验相对论时间效应?

随着现代科技的飞速发展,对时间精确性的要求日益提高,尤其是在定位导航等领域,毫秒甚至微秒级的精确度成为常态。这一需求推动了计时器技术的不断进步,其中原子钟以其卓越的精确度脱颖而出。

原子钟利用原子中的电子能量跃迁来计时,其原理可追溯至七十多年前的原子分离振荡法。科学家们通过激光照射原子,激发电子能量跃迁,从而实现高精度的电磁波振荡速率测量。如今,铯原子钟、氢原子钟等多种类型的原子钟已被研制出来,其中一些的时间精确度已达到惊人水平,如我国空间站上使用的冷原子微波钟,其误差在一亿年内不超过一秒。

然而,近日美国科学家宣布了一种新型原子钟的研制成功,其精度和准确性超越了以往所有的时钟。据报道,这种新型原子钟在300亿年内的误差不会超过一秒,堪称当今世界上最为精确的计时器。这一成果为科学家们提供了检验广义相对论中微小时间效应的新工具。

这种新型原子钟由美国国家标准与技术研究院(NIST)和科罗拉多大学博尔德分校联合机构JILA的研究人员共同研制。他们使用了被称为“光学晶格”的光网来捕获并同时测量数以万计的单个原子,从而大大提高了时钟的精确度。与以前的光学晶格时钟相比,JILA的研究人员采用了更浅、更柔和的激光来捕获原子,这大大减少了时间误差。

这项研究的主导者、物理学家叶俊表示:“这个新时钟的精确度足以在微观尺度上探测到广义相对论等理论所预测的一些微小效应,它的性能突破了计时的极限。”这一成果不仅展示了原子钟技术的最新进展,也为未来的科学研究提供了新的可能性。

值得注意的是,尽管光学钟已经展现出了比传统原子钟更为精确的计时功能,但科学家们并未停止探索的脚步。目前,已有科学家提出了核钟的概念并开始进行研制,这种新型计时器有望在千亿万亿年的尺度上实现误差不超一秒的惊人精确度。

随着计时技术的不断进步,我们可以期待更多高精度的计时器在未来问世,为科学研究和技术发展带来新的突破。

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