潘建伟研制了一口钟,时间太精准了,从宇宙诞生至今误差只有两秒

2024年01月26日22:15:03 科学 1107

中国科技大学的潘建伟教授所领导的团队,近期再立新功,他们研制的一口新钟“锶原子光晶格钟”,时间实在太精准了,72亿年误差仅一秒。

根据公开的资料来看,这口钟是我国目前最精准的原子钟。潘建伟所领导的研究团队的成就使我国成为了世界上第2个有能力制造这种超级精准原子钟的国家。潘建伟不愧是我国的国宝级科学家,为我国科技创新作出了不可磨灭的贡献。

潘建伟研制了一口钟,时间太精准了,从宇宙诞生至今误差只有两秒 - 天天要闻

原子钟诞生于上世纪50年代,它的出现主要得益于美国物理学家伊西多·艾萨克·拉比的研究。原子钟是通过特定原子的核外电子能级跃迁时所吸收和释放的固定频率电磁波的振动周期来计量时间。

原子核外的电子是按不同能级分布排列的,当核外电子吸收或者释放一定电磁能量后就会发生能级跃迁。同一种原子在同一能级间跃迁产生的电磁波频率是固定的。提供与这种固定振动频率相接近的振荡电磁场,使特定原子的核外电子发生超精细能级跃迁。通过精密调整振荡电磁场的频率使之与原子共振频率完全相同,让所有原子完成跃迁,就能得到该原子发生超精细能级跃迁的共振频率。而这个共振频率是固定的,可以当作计数器用来计量时间。

潘建伟研制了一口钟,时间太精准了,从宇宙诞生至今误差只有两秒 - 天天要闻

倒如目前国际通用的铯原子钟所使用的铯同位素铯133的共振频率是9192631770赫兹,其每振动9192631770次计作1秒,国际上秒的定义就是以此为基础制定的。

由于这种电磁波频率非常高、非常稳定,因此原子钟具有非常高的精确度和稳定度,是目前世界上最精确、误差最小的时间标准,电子钟和机械时钟根本达不到这样高的计时精度要求。

根据所利用的原子种类不同,原子钟有多种类型,主要有氢原子钟、铯原子钟、铷原子钟、锶原子钟、镱原子钟等。

潘建伟研制了一口钟,时间太精准了,从宇宙诞生至今误差只有两秒 - 天天要闻

此次潘建伟为了让锶原子钟更加精准,研究团队使用了两套这样的钟,对锶原子的能量跃迁频率进行比对测量,从而让单套原子钟的稳定度更上一层楼,计时误差72亿年仅偏差1秒。这相当于从宇宙诞生至今,这口钟所产生的计时误差也只有大约两秒。

而目前世界上最先进的原子钟是2013年用镱原子制造的镱原子钟,其共振频率高达518万亿次,比锶原子钟还要高,精度可达到宇宙诞生至今误差不超过1秒。潘建伟团队所研制的锶原子钟,精度已经比肩世界先进水平,确实值得我们点赞。

潘建伟研制了一口钟,时间太精准了,从宇宙诞生至今误差只有两秒 - 天天要闻

人类是依靠周期性运动规律来计时,我们在日常生活中所使用到的电子钟,其内部就有一个晶振,即石英晶体振荡器。它利用石英晶体的压电效应产生振荡频率,通常由一个封装了石英晶体的金属容器或外壳构成。

潘建伟研制了一口钟,时间太精准了,从宇宙诞生至今误差只有两秒 - 天天要闻

用晶振制作的时钟,精度高的每年也会有大约一分钟的误差。一分钟的误差对于我们的日常生活没有影响,但在一些需要高精度计时的生产、科研中就不行,必须要使用原子钟。

原子钟被广泛应用于各种需要高精度计时的领域。除了科研领域,在一些卫星通信系统中,就需要用到原子钟,以保证通信的稳定性和可靠性。此外,在GPS、北斗等全球卫星导航系统中,也需要计时稳定性和准确度极高的原子钟,因为计时精度关乎到定位导航精度。

科学分类资讯推荐

中国交付全球最大“人造太阳”重要部件 - 天天要闻

中国交付全球最大“人造太阳”重要部件

近日,全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆(ITER)计划磁体馈线采购包项目迎来关键节点,其最后一套校正场线圈内馈线部件在合肥竣工,并交付起运位于法国的ITER现场。这标志着ITER磁体馈线系统中所有超大部件的研制顺利完成。ITER磁体馈线系统由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研制,被称为ITER磁体系...
张振丰调研温州学研究联合会 构建中国学视野下的温州学研究体系 - 天天要闻

张振丰调研温州学研究联合会 构建中国学视野下的温州学研究体系

4月13日,副省长、市委书记张振丰在温州学研究联合会调研时强调,要深入学习贯彻习近平文化思想和习近平总书记考察浙江重要讲话精神,坚持“立足温州、研究温州、服务温州”,深化时间维度、放大空间维度,贯通历史研究温州、跳出温州研究温州,努力打造温州建设高水平文化强市的重要窗口、具有全国影响力的地方学术研究的...
土拨鼠等动植物不得携带入境!关于国门生物安全,你要知道这些 - 天天要闻

土拨鼠等动植物不得携带入境!关于国门生物安全,你要知道这些

极目新闻记者 张秀娟通讯员 赵梦洁 黄晓彧 林敏“小朋友们,外来入侵物种包括哪些呢?”“在咱们出国旅游前,需注意哪些问题呢?”4月12日,在第十个全民国家安全教育日来临之际,武汉海关在武汉天河国际机场开展了一场别开生面的“海关开放日”活动。15名小学生化身“国门小卫士”,零距离体验、参与海关全民国家安全教育...
月球上跳一跳,轻松打破跳高世界纪录!这个展会,解密引力奥秘 - 天天要闻

月球上跳一跳,轻松打破跳高世界纪录!这个展会,解密引力奥秘

顶端新闻记者 杨逍 文 时硕 图如果你向往星辰宇宙,那你是否幻想过在其他星球上跳跃?在本次国防展的“星球重力”互动体验机前,你每次的纵身一跃,都会化身成屏幕中身穿宇航员服的小人,来到月球、金星、火星、火卫二、土卫一等星体上,屏幕的上方记录着你的跳跃高度。在月球,你轻轻一跃就能达到3米高度,轻松打破2.45米...
4月13日石家庄强风显著增强的原因 - 天天要闻

4月13日石家庄强风显著增强的原因

4月13日石家庄强风显著增强的原因,是多重气象条件和地理因素共同作用的结果。根据气象监测和专家分析,此次强风具有以下关键成因:一、极端天气系统的叠加效应1.
神十九乘组“太空出差”倒计时:各项空间科学实(试)验稳步推进 - 天天要闻

神十九乘组“太空出差”倒计时:各项空间科学实(试)验稳步推进

IT之家 4 月 13 日消息,据央视网报道,神舟十九号航天员乘组的“太空出差”之旅即将进入倒计时。上周,神十九乘组稳步推进各项空间科学实(试)验,在开展站内环境监测、设备检查维护等工作同时,积极开展健康维护。神十九乘组利用脑电设备开展了多项实验的测试工作,地面科研人员将利用获取的数据探究重力对视觉运动信息...
感受活力丨机器人正在进化中……这样的“生活搭子”,你喜欢吗? - 天天要闻

感受活力丨机器人正在进化中……这样的“生活搭子”,你喜欢吗?

模仿人类奔跑、跳跃、空翻,像人一样说话、思考甚至察言观色。这不是科幻电影对未来的虚构,而是2025中国机器人产业阔步向前的现实。小时候的你,是不是也曾畅想过:家里有一个机器人,能买菜、做饭、铺床、扫地,帮你干农活,还可以照顾家里老人……时至今日,这些“天马行空”的想象,正在变成现实。“12点了,您该吃药了...