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中安在線   2025-06-24 16:56:59   來源:參考消息網(wǎng)    作者:   編輯:劉潤宇

  參考消息網(wǎng)6月19日?qǐng)?bào)道 據(jù)《西班牙人報(bào)》網(wǎng)站6月12日?qǐng)?bào)道,通過把六個(gè)不同國家的光學(xué)時(shí)鐘連接,一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了迄今為止最全面的光學(xué)時(shí)鐘——一種非常精確的原子鐘——協(xié)調(diào)比較。研究人員在發(fā)表于《光學(xué)》雜志上的研究中指出,這項(xiàng)跨越數(shù)千公里的實(shí)驗(yàn)是朝著重新定義“秒”的概念,以及最終建立全球光學(xué)時(shí)間尺度邁出的重要一步。

  研究人員通過在六個(gè)國家進(jìn)行跨越數(shù)千公里的光學(xué)時(shí)鐘比較,邁出了建立全球時(shí)間新標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵一步。

  英國國家物理實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間和頻率負(fù)責(zé)人海倫·馬戈利斯指出:“原子鐘提供的精確時(shí)間和頻率信號(hào)對(duì)于許多日常技術(shù)至關(guān)重要,比如全球定位系統(tǒng)、電網(wǎng)管理和金融交易同步等?!?/p>

  “我們的發(fā)現(xiàn)可以幫助提高下一代光學(xué)時(shí)鐘的性能,這將使全新的應(yīng)用和依賴于時(shí)間和頻率的科學(xué)進(jìn)步成為可能。”馬戈利斯說。

  光學(xué)時(shí)鐘是一種原子鐘,使用激光以受控的方式激發(fā)原子,從而使其在特定的能級(jí)之間躍遷。這種躍遷發(fā)生在極其精確的頻率上,這些頻率相當(dāng)于普通鐘表的“滴答”聲。

  由于光學(xué)時(shí)鐘以多種形式存在,每種都使用不同的原子來測(cè)量時(shí)間,因此要充分利用光學(xué)時(shí)鐘的潛力就需要在長距離上進(jìn)行比較。

  此次研究同時(shí)使用10個(gè)不同的光學(xué)時(shí)鐘,進(jìn)行了38次比較(頻率比)。其中4次比較是首次進(jìn)行,而其余幾次的測(cè)量精度也遠(yuǎn)高于以往實(shí)驗(yàn)。

  意大利計(jì)量科學(xué)研究院高級(jí)研究員馬爾科·皮佐卡羅指出:“這種測(cè)量提供了一些關(guān)鍵信息,以便說明光學(xué)時(shí)鐘還需做哪些工作,才能達(dá)到國際計(jì)時(shí)所需的精度和可靠性。”

  他還強(qiáng)調(diào),這次實(shí)驗(yàn)展示了“整個(gè)歐洲的光學(xué)時(shí)鐘如何連接,以最先進(jìn)的精度測(cè)量頻率比”,并且創(chuàng)造了一個(gè)“分布式實(shí)驗(yàn)室”。

  數(shù)十年來,全球計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)一直基于分布在世界各地的銫微波原子鐘信號(hào)的平均值。但是,越來越多的人呼吁使用光學(xué)時(shí)鐘來重新定義國際單位制下的“秒”。

  目前光學(xué)時(shí)鐘的精度約為銫原子鐘的100倍,其計(jì)時(shí)精度極高,在數(shù)十億年內(nèi)的誤差不超過1秒。

  然而,要將其用于國際計(jì)時(shí),需要比較多個(gè)光學(xué)時(shí)鐘之間的數(shù)據(jù),以驗(yàn)證它們是否正常工作。這正是這項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)所要完成的工作。

  芬蘭計(jì)量科學(xué)中心高級(jí)科學(xué)家托馬斯·林德瓦爾指出:“同時(shí)比較多個(gè)光學(xué)時(shí)鐘并使用多種鏈路技術(shù),比之前使用的成對(duì)時(shí)鐘比較能夠提供更多關(guān)鍵信息。通過協(xié)調(diào)一致的測(cè)量,可以驗(yàn)證一致性并獲得更可靠的信息。這些結(jié)果有助于確定在新的‘秒’定義中應(yīng)該使用哪個(gè)或哪些光學(xué)時(shí)鐘?!?/p>

  為了開展這項(xiàng)研究,科學(xué)家們必須將來自不同光學(xué)時(shí)鐘系統(tǒng)的頻率信號(hào)連接起來。他們使用了兩種方法:來自衛(wèi)星的無線電信號(hào)和通過光纖傳輸?shù)募す狻?/p>

  數(shù)據(jù)分析工作也給科學(xué)家?guī)砹颂魬?zhàn)。英國國家物理實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家蕾切爾·戈登指出:“并非所有結(jié)果都符合我們的預(yù)期,而且我們觀察到測(cè)量結(jié)果中存在一些不一致性。但是,同時(shí)比較如此多的光學(xué)時(shí)鐘并使用多種技術(shù)將它們連接起來,使得辨別問題根源所在變得更加容易?!?/p>

  該實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)了一些需要進(jìn)一步展開研究的領(lǐng)域。例如,為了確認(rèn)所有光學(xué)時(shí)鐘都按預(yù)期工作,需要降低測(cè)量的不確定性,直到所有時(shí)鐘的精度達(dá)到相同水平。之后必須重復(fù)測(cè)量以確認(rèn)運(yùn)行可靠性,從而增強(qiáng)對(duì)時(shí)鐘和鏈路的信心。此外在重新定義“秒”之前還必須滿足其他多個(gè)標(biāo)準(zhǔn),其中之一就是證明光學(xué)時(shí)鐘能夠定期、持續(xù)地為國際時(shí)間尺度作出貢獻(xiàn)。

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