光晶格钟 -简介

光晶格钟是光钟的一种，比现在的铯原子钟精确1000倍。“光晶格钟”以曾获得诺贝尔物理学奖的“光梳”技术为基础，日本在世界上首次利用镱原子开发出光晶格钟，这种光晶格钟运转60万年仅误差一秒。

原理

“光晶格钟”以曾获得诺贝尔物理学奖的“光梳”技术为基础。“光梳”拥有一系列频率均匀分布的频谱。

“光梳”拥有一系列频率均匀分布的频谱，这些频谱仿佛一把梳子上的齿或一根尺子上的刻度。

“光梳”可以用来测定未知频谱的具体频率，其精确度目前已经达到小数点后15位。研究人员把用红色激光冷却的超低温锶原子封闭到被称为“光晶格”的“容器”里，这样原子的各种外来扰动被消除，可以充当钟的振荡器。

镱原子受黑体辐射的影响小，其核自旋也较小。从理论上讲，用镱原子制成的光晶格钟比传统的锶原子光晶格钟性能更高。但镱原子光晶格钟由于光源的开发非常困难，之前一直未能成功。

“光晶格钟”理论上每天仅误差10的负18次方秒，要比现在的铯原子钟精确1000倍。除用来测量时间外，由于其对重力的影响极其敏感，还可以用于验证爱因斯坦的广义相对论。

候选原子钟

2006年，日本东京大学研究人员称，他们正在研发的“光晶格钟”将角逐新一代国际标准原子钟的地位，希望能成为新的全球计时标准。

东京大学研究生院工学系研究科助手高本近日证实，该研究科科学家香取秀俊主持研究的“光晶格钟”已作为新一代原子钟的候选被推荐给国际度量衡委员会，若正在法国召开的该委员会会议采纳这一推荐，“光晶格钟”将成为全球5个正式候选的新一代原子钟之一。

新发展

2011年，日本专家组成的一个研究小组研制出迄今为止制造的精准度最高的原子钟。这台光晶格钟灵敏度极高，能够探测到地球引力发生的变化，允许科学家测量时间的精度达到令人吃惊的17位数。此外，它也可用于大幅改进GPS跟踪系统，探测最小10厘米的高度差。

日本研究小组表示，这是朝着研制人类历史上最为精确的测量装置迈出的重要一步。原子钟用于设定国际原子时间或者协调世界时，二者与我们绝大多数人使用的格林尼治标准时间存在差异，但更为精确。随着时间的流逝，即使原子钟也会失去精确性，必须进行调整以修订微小误差。精确性降低与所谓的“迪克效应”有关，也就是原子钟的激光器产生的不必要的噪音。日本研究人员研制的光晶格钟避免了这个问题，同时更为稳定，无需经常调整。

这台新原子钟由东京大学的英敏香取教授以及他的团队在澳大利亚新南威尔士大学维克多·弗拉姆鲍姆教授的帮助下研制。弗拉姆鲍姆表示，光晶格钟就像是一个放在草皮上，里面装有原子的蛋格。“离子时钟通常只有一个原子，你必须等待很长时间，才能达到所希望的精确度。新发明的原子钟可以操纵数千个原子，能够更快获得结果。”

除了更为精确外，这台光晶格钟也可用于寻找地下矿物和碳氢化合物。GPS依靠令人难以置信的精确计时，精确度更高的GPS自然能够发挥更大作用。GPS追踪器通过与卫星保持通讯工作，卫星负责报告位置和时间。追踪器内的电脑将自己的时间与卫星报告的时间相比较，利用差值计算它们的方位。光以每秒18.6万英里(约合每秒30万公里)的速度穿行，如果卫星时间落后于GPS接收器的时间千分之一秒，接收器便可计算出它与卫星之间的距离为186英里(约合300公里)。