澳科學家研制研制精確度達到世界領先水平的原子鐘


澳科學家研制研制精確度達到世界領先水平的原子鐘

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西澳大利亞大學副教授約翰-邁克菲倫 。邁克菲倫領導的研究小組正在與時間賽跑,研制精確度達到世界領先水平的原子鐘 。他們的原子鐘將用于一項實驗 , 測量宇宙的一個基本常數 。邁克菲倫等人的原子鐘采用稀土元素鐿的原子制造 
據澳大利亞廣播公司(ABC)15日報道 , 西澳大利亞大學副教授約翰-邁克菲倫領導的研究小組正在與時間賽跑,研制精確度達到世界領先水平的原子鐘 。他們的原子鐘將用于一項實驗,測量宇宙的一個基本常數 。邁克菲倫等人研制的原子鐘采用稀土元素鐿的原子制造 。他說:“與其將它們看成鐘表,我更喜歡將它們視為人類的終極精度機器 。”
與采用微波的標準原子鐘不同 , 鐿原子鐘將在更高的光頻段下運轉,將時間分割成大約10萬份,用以獲得更高的精確度 。邁克菲倫說:“為了制造這種原子鐘 , 我們需要使用激光器、光學裝置、電子裝置、不銹鋼和超高真空系統,用于隔離鐿原子 。每一個激光系統幾乎都能讓人寫一篇博士或者碩士論文 。”
激光系統負責冷卻和減緩鐿原子的速度,同時在磁場的配合下將它們捕獲到一個柵格中 。柵格內 , 它們會遭到擁有特定頻率的超純凈高穩定黃色激光的轟擊 。激光轟擊導致原子中的電子擁有更高的能量態 。邁克菲倫表示:“這種黃色激光最接近于純正弦波 。想象一下將你聽到的音符的清晰度放大10億倍 , 這就是純正弦波需要做的事情 。”
完成之后,這將是澳大利亞唯一的冷原子光學鐘,同時也是國際太空原子鐘組合系統中唯一一個來自南半球的原子鐘 。太空原子鐘組合系統將于2016年發射升空,進入國際空間站,幫助確定物理學中的精細結構常數是否在任何地區都保持不變 。精細結構常數用于表示原子核束縛用于束縛電子的電磁力 。3年時間里 , 原子鐘的頻率比經過比較后可用于評估精細結構常數是否發生變化 。
【澳科學家研制研制精確度達到世界領先水平的原子鐘】邁克菲倫表示:“天文觀測結果顯示精細結構常數在宇宙數十億年的變遷中發生變化 。精細結構常數可能在不同方向存在差異 。科學家研制原子鐘的作用就是要看一看能否探測到這種變化 。”除了驗證物理學定律等研究目的外,原子鐘還可以用于定義時間 。邁克菲倫說:“我們當前的時間單位秒立基于銫的能級之間躍遷,每秒9192631770個周期 。”世界各地的科學家研制鐿、鋁、汞和鍶原子鐘 , 以確定哪一種原子鐘組合最適于在未來定義秒的標準 。