美國發(fā)布更精準原子鐘

科技日報訊 （記者常麗君）美國商務(wù)部國家標準與技術(shù)研究所（NIST）官方發(fā)布了一臺新的原子鐘，名為NIST-F2，并以此作為新的美國城市時間與頻率標準。NIST-F2在今后大約3億年里既不會增加1秒，也不會減少1秒，精確性約是NIST-F1的3倍。

據(jù)物理學家組織網(wǎng)4月4日（北京時間）報道，NIST科學家最近向位于法國巴黎的國際計量局（BIPM）報告了第一份NIST-F2的官方運行數(shù)據(jù)。BIPM負責核對全世界的原子鐘以生成國際標準時間——世界標準時（UTC），根據(jù)BIPM數(shù)據(jù)，NIST-F2是目前世界上最精確的時間標準。

NIST-F1和NIST-F2這兩臺鐘都用一種銫原子“噴泉”來確定1秒的精確時長。它們都能檢測銫原子中的一種特殊躍遷頻率：每秒振動9192631770次，以此確定時間國際單位“秒”的時長。二者的關(guān)鍵不同是，F(xiàn)1是在近室溫（約27℃）運作，而F2的原子密閉在更冷環(huán)境（-193℃）中。這種寒冷環(huán)境極大降低了背景輻射，由此也減少了某些極微小的測量誤差。從技術(shù)上講，F(xiàn)1和F2都是頻率標準，這意味著它們能檢測國際單位秒的時長，并校準其他鐘表。

許多日常技術(shù)，如手機、全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星接收器、電力網(wǎng)絡(luò)等都要依靠高精度的原子鐘。從歷史角度看，改進計時能從長遠改進技術(shù)與創(chuàng)新。NIST物理學家、NIST-F2主要設(shè)計師斯蒂芬·杰夫茨說：“在過去建造原子鐘的60年里，我們了解到，每次我們造出更好的鐘，就會有人為它想到不曾預(yù)見的用途?！?/p>

銫原子鐘開始計時的官方數(shù)據(jù)可追溯到1967年，當時定義秒時長的依據(jù)是銫原子振動。自那時起，銫原子鐘已有極大改進。但銫原子鐘是在微波頻率運作，由于頻率較低，正在逼近其測量的底線。將來可能造出更高頻率的原子鐘，在可見光或接近可見光范圍，這些光學原子鐘能將時間分成更小單位，使時間標準比今天的銫原子標準精確百倍。

這種超級昂貴的時鐘，既沒有指針也沒有齒輪，運作它的是激光束、鏡子和銫原子氣。而所謂“噴泉鐘”實際上是描述它工作起來銫原子升升降降的樣子。我們都知道現(xiàn)在國際時間和頻率轉(zhuǎn)換的基準就是銫原子鐘，但它也用來控制電視廣播和全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星的訊號，甚至對國防安全都蔚為重要。(科技日報)