IT之家 11 月 19 日消息，多倫多大(da)學(xue)(xue)(xue)于 11 月 17 日發(fa)布博文，宣布其物理學(xue)(xue)(xue)家(jia)取得重大(da)突(tu)破，成(cheng)功研發(fa)全球首(shou)款低溫單離(li)子光學(xue)(xue)(xue)原(yuan)(yuan)子鐘。其精度有(you)(you)望(wang)達到現有(you)(you)頂(ding)尖時鐘的(de) 100 倍(bei)。這項(xiang)成(cheng)果將推動沿用數十年的(de)銫原(yuan)(yuan)子鐘體系的(de)更新換代(dai)，并為精確計時與(yu)基(ji)礎科學(xue)(xue)(xue)研究帶(dai)來深遠影響(xiang)。
物理學系(xi)副教授阿馬爾?烏塔（Amar Vutha）指出，測量(liang)精確的(de)時間與頻率，是(shi)我們整個物理單位(wei)體系(xi)的(de)基石(shi)，因此，提升計時設備(bei)的(de)精度，意味(wei)著強化所有物理測量(liang)的(de)基礎。
所有計時設備都依賴于一個(ge)(ge)能產(chan)生穩定重復間(jian)隔（即“滴(di)(di)答(da)聲”）的(de)機制。在(zai)原子鐘內，這(zhe)個(ge)(ge)“滴(di)(di)答(da)聲”來(lai)自激(ji)光(guang)電(dian)磁場的(de)振(zhen)蕩，而(er)原子的(de)量子振(zhen)動則像音叉一樣，確保激(ji)光(guang)頻(pin)率(lv)的(de)穩定。
傳統原(yuan)子(zi)鐘使用微波，而(er)新(xin)一代光(guang)學(xue)(xue)原(yuan)子(zi)鐘則采用可(ke)(ke)見光(guang)激光(guang)器(qi)。由于可(ke)(ke)見光(guang)頻(pin)率比微波高(gao)約 10 萬倍，因此光(guang)學(xue)(xue)原(yuan)子(zi)鐘的精度實(shi)現了數量級飛躍，可(ke)(ke)精確到小(xiao)數點(dian)后 18 位。
此次研究團隊的突破在于，他們開發(fa)出全球(qiu)首個(ge)低(di)溫單離子(zi)阱(jing)。這項技術同樣使(shi)用(yong)光(guang)(guang)學激光(guang)(guang)器，并(bing)通過電(dian)磁場捕獲單個(ge)鍶原(yuan)子(zi)，利用(yong)該原(yuan)子(zi)與激光(guang)(guang)同步(bu)來確(que)保(bao)穩定性。
主流(liu)光學原子鐘的(de)(de)(de)精度目前主要受限(xian)于周圍環境（如金屬(shu)真空(kong)容器）發出的(de)(de)(de)紅外光，即(ji)熱輻(fu)射的(de)(de)(de)干擾。這(zhe)種干擾會影響作為“音叉(cha)”的(de)(de)(de)調節(jie)原子，從而限(xian)制時鐘的(de)(de)(de)穩定性(xing)。
研究團隊(dui)為了(le)解決這一難題，將單個鍶(si)原(yuan)子(zi)冷卻至低于 5 開爾文，即僅比(bi)絕(jue)對零(ling)度高不到 5 度。在接(jie)近(jin)絕(jue)對零(ling)度的(de)(de)環境下運行，設(she)備(bei)能夠徹底消除(chu)熱輻射的(de)(de)干(gan)擾，從而(er)突破了(le)當前單離子(zi)原(yuan)子(zi)鐘(zhong)的(de)(de)精度瓶頸。這一關鍵創新為實(shi)現更(geng)高精度的(de)(de)計時鋪(pu)平了(le)道路，是邁(mai)向下一代時間標準的(de)(de)重(zhong)要一步。
超高精(jing)度(du)的時間(jian)測(ce)量將(jiang)在多個科學領域(yu)產生深遠(yuan)影響。它(ta)不僅能提(ti)升我們對安(an)培、伏(fu)特等(deng)基本電氣單位的定義(yi)精(jing)度(du)，還(huan)將(jiang)為前沿物理學研究提(ti)供強大工(gong)具。
物理學家可以利用這(zhe)種極(ji)致精確(que)的時鐘(zhong)來檢驗自然界的基本常數（如(ru)光速和普朗克常數）是(shi)否(fou)恒定(ding)不變。因此，這(zhe)款新型原子鐘(zhong)的問世，不僅關乎更準(zhun)確(que)的時間(jian)，更可能(neng)刷新我(wo)們對宇宙基本規律的認知。
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