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科学家创造最稳定原子钟,能以前所未有的精度测量宇宙常数

发布时间:2016-12-21 点击数:386

  美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员通过使用两个原子钟创造了世界上最稳定的时钟。原子钟通过激光测量原子的频率,达到了极高的精度。

  必须要说清楚的是,这个钟表并不是世界上最精确的时钟,而是最稳定的时钟。这种区别源自德国科学在联邦物理技术研究所(Physikalisch-Technische Bundesanstalt)制造的原子钟。精度是精确模拟原子振荡的能力;而稳定性是单位时间间隔保持稳定的能力。

  原子钟的一个常见问题是所谓死区deadtme),会出现在在准备及测量原子的操作中。这意味着这段时间原子钟没有被校准,并会积累噪音影响计时。为了弥补这个问题,研究人员在一个系统中使用两个原子钟,消除了所有停机时间。当其中一个系统关闭时,另一个打开。

  “我们消除了时钟操作中的一种关键的噪声,可以有效地增强时钟信号,”NIST物理学家Andrew Ludlow说。这意味着我们可以在几千秒内就能是时钟的不稳定性降至约一百亿亿分之一。

  测量常数

  这项进展可以使人们制造更好的原子钟。双时钟系统可以用于其他种类的原子钟,增加稳定性。这种技术也可以很容易地让原子钟做得更小,让原子钟走出实验室。

  此外,这种超稳定的时钟也可以用于更加精确地测量自然的基本常数。这些时钟意味着我们能够以前所未有的精度测量宇宙中的常数。

  原子钟还能用于搜寻暗物质。物理学家认为暗物质在宇宙中运动时,会穿过普通物质。原子钟或许可以用于测量暗物质产生的时间偏差。

  也许原子钟会帮我们揭开宇宙的奥秘,谁知道呢?