實驗中的光學原子鐘不僅可以通過地下光纖連接起來，研究人員還利用一種超快激光器建立了一個長1.5千米的自由空間鏈路 。這是首次利用空中鏈接將處于不同位置的最先進原子鐘連接起來的嘗試 。


其實，NIST的研究人員在之前的一項研究中就詳細描述過，如何通過空中鏈接在鐿原子鐘和鍶原子鐘之間傳輸時間信號 。他們發(fā)現(xiàn)，盡管空氣中有湍流的干擾存在，但這種傳輸信號的方式與使用地下光纖傳播信號的方法一樣好，其精確度是傳統(tǒng)的無線傳輸方式的1000倍 。


在實驗中，他們測量了一個被稱為頻率比的量 。光學原子鐘之間的頻率比測量是許多需要依靠這種非凡精度的應用的基礎(chǔ)，是評測光學原子鐘的一個重要指標 。然而，頻率比測量的最高精度在近十多年來基本沒有變化 。


現(xiàn)在，研究人員以不確定性小于8×10?1?的精度測量了三對（鐿-鍶，鐿-鋁，鋁-鍶）原子鐘的頻率比 。換句話說，他們所測得的結(jié)果的誤差不超過0.000000000000000008，是迄今為止對自然常數(shù)進行的三個最精確測量結(jié)果 。




為什么科學家希望能夠更精確的定義秒？其實，無論是對于實際應用還是基礎(chǔ)研究，更精確的原子鐘都將帶來無可估量的益處 。除了我們前面提到的GPS技術(shù)之外，它還可以被作為探索新物理學的靈敏探測器，比如探測被認為構(gòu)成了宇宙中大部分物質(zhì)的“暗物質(zhì)”，以及發(fā)生在遙遠太空中的由更小的天體并合所產(chǎn)生的極微弱的引力波；此外，更精確的時鐘還可以幫助我們更好地了解到地殼應力的變化，從而更好地預測如火山爆發(fā)等自然事件 。


新研究中所涉及到的三種類型的光學原子鐘都無一例外地表現(xiàn)出了卓越的性能，并有望得到進一步改進 。此外，新研究所進行的頻率比測量雖然得到了打破紀錄的結(jié)果，但研究人員認為還有提升的空間 ?，F(xiàn)在，研究團隊正致力于提高測量的穩(wěn)定性，朝著對秒進行重新定義這一目標前進 。

#創(chuàng)作團隊：
文：小雨
#參考來源：
https://theconversation.com/scientists-are-hoping-to-redefine-the-second-heres-why-157645
https://www.nist.gov/news-events/news/2021/03/nist-team-compares-3-top-atomic-clocks-record-accuracy-over-both-fiber-and
https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.2.033395
#圖片來源：
封面圖：geralt / Pixabay

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