博爾德原子鐘光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概述。（圖片來源：《自然》在線版）
科技日報記者?張夢然
科學(xué)家們正在以空前準(zhǔn)確度部署并比較原子鐘。據(jù)英國《自然》雜志24日發(fā)表的一項物理學(xué)最新成果，科學(xué)家以迄今最高的準(zhǔn)確度詳細(xì)比較了基于鋁、鍶、鐿的三種原子鐘，該研究為下一步部署可移動、機(jī)載、遠(yuǎn)程光鐘網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，并朝著更精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)秒定義的目標(biāo)邁出了極其重要的一步。
原子鐘的準(zhǔn)確度使其成為了計時和其他精確測量的絕佳工具。原子鐘的運(yùn)行是采用測量一種穩(wěn)定的原子能級之間的躍遷頻率作為計時方法，經(jīng)過改進(jìn)后，這種計時方式遠(yuǎn)比過去的天文鐘和石英震蕩鐘都要精密和穩(wěn)定得多。這是因?yàn)樵訒谔囟l率發(fā)射和吸收光子，這個過程基本不會受任何環(huán)境因素的干擾。
此前，科學(xué)家曾演示過頻率準(zhǔn)確度達(dá)小數(shù)點(diǎn)后18位的原子鐘，超過了目前用于定義秒的銫原子鐘。不過，為了獲得更準(zhǔn)確的秒定義，就必須對這些原子鐘進(jìn)行比較。迄今為止，不同光鐘（使用不同種類的原子）頻率比值的最高測量準(zhǔn)確度，能把測量不確定度降到小數(shù)點(diǎn)后17位。
此次，來自美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院、博爾德原子鐘光學(xué)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟的研究人員，部署了一個三種原子鐘組成的網(wǎng)絡(luò)。他們將這些原子鐘分別放置在美國科羅拉多州博爾德市各個地點(diǎn)的大樓里，并比較了它們在2017年11月至2018年6月間各自的頻率比值。
研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，他們在比較這些原子鐘時獲得的測量精度范圍，可以達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后18位。這次報道的測量結(jié)果是頻率比值不確定度首次小于小數(shù)點(diǎn)后17位。
原子鐘可在未來的宇宙天體、人造衛(wèi)星、地形地貌、半導(dǎo)體芯片等研究應(yīng)用中發(fā)揮巨大價值。在同時發(fā)表的新聞觀點(diǎn)文章中，英國國家物理實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家里切爾·高頓認(rèn)為，新的研究結(jié)果為未來部署光鐘網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，該網(wǎng)絡(luò)將能用來測試標(biāo)準(zhǔn)模型之外的理論，并有望復(fù)現(xiàn)秒定義。
