原子钟比对测量精度达到新高

3月24日电 科学家们正在以前所未有的精确度部署和比较原子钟。根据英国杂志《自然》年24日发表的一项最新物理学成果，科学家们详细比较了三种基于铝、锶和镱的原子钟，精确度是迄今为止最高的。这项研究为移动、机载和远程光学时钟网络的下一步部署奠定了基础，并朝着更准确地再现秒的定义的目标迈出了极其重要的一步。

原子钟的精确度使它成为计时和其他精确测量的极好工具。原子钟通过测量原子能级之间的稳定跃迁频率来计时。经过改进，这种计时方法远比过去的天文钟和应时振荡器时钟更加精确和稳定。这是因为原子发射和吸收特定频率的光子，这个过程基本不受任何环境因素的干扰。

此前，科学家已经证明原子钟的频率精度高达小数点后18位，超过了目前用于定义秒的铯原子钟。但是，为了得到更精确的秒的定义，有必要对这些原子钟进行比较。到目前为止，不同光学时钟(使用不同种类的原子)的频率比的最高测量精度可以将测量不确定度降低到小数点后17位。

这次，国家标准技术研究所和博尔德原子钟光网络联盟的研究人员部署了一个由三种原子钟组成的网络。他们将这些原子钟放置在美国科罗拉多州博尔德的建筑物中，并比较了2017年11月至2018年6月期间它们各自的频率比。

研究小组发现，在比较这些原子钟时，测量精度可以达到小数点后18位。本报告中报告的测量结果是频率比的不确定度首次小于17位小数。

原子钟在未来宇宙物体、人造卫星、地形学、半导体芯片的研究和应用中可以发挥巨大的作用。在同时发表的一篇新闻观点文章中，英国国家物理实验室的科学家谢尔高顿(Cher Gao Dun)认为，新的研究成果为未来部署光时钟网络奠定了基础，光时钟网络将用于测试标准模型之外的理论，并有望重现第二种定义。