中国科学家在光钟研发方面取得重大突破

记者张宇:大家好,欢迎收看中央电视台新闻频道,下面来看一则科技新闻。近日,中国科学技术大学的研究团队在光钟研发方面取得了重大突破。他们成功把锶原子光晶格钟的稳定性提升到了前所未有的高度,这个钟的误差仅为10的负19次方,也就是说如果这台钟一直运行300亿年,时间误差不会超过1秒。这个成果让中国在全球时间基准上拥有了更大的话语权。 光钟的工作原理是利用原子释放出的固定频率电磁波来计时。科学家们发现,原子就像一根琴弦一样,被激发后能发出固定频率的电磁波,而且这个频率几乎永不变化。最早科学家们利用铯原子作为基础材料研发出了微波原子钟,根据铯原子每秒振动91亿次来计时。目前全球共有80个实验室使用450台原子钟作为参考来确定世界标准时间。中国陕西的国家授时中心和北京的中国计量科学研究院是这个系统中重要的一部分。 微波原子钟的出现让人类第一次能够用光线作为衡量标准,比如北斗三号卫星上搭载的国产铷原子钟就可以通过测量光传播时间来推算距离。哪怕只有百万分之一秒的误差,也会导致距离误差达到300米左右。光钟比微波原子钟更加精确,其精度是微波原子钟的上万倍。这样的高精度使得光钟能够做更多事情,比如给地球做CT扫描。引力越强的地方时间过得越慢,光钟能够捕捉到几厘米高度差带来的微小变化。 虽然现在的光钟还很大且对环境要求很高,但中国科学家正在努力让它变得更小、更稳定、更易于搬运。未来它会进入导航卫星并支撑下一代全球导航系统,把定位精度从米级提升到厘米级甚至更高。除了这些应用外,光钟还有望构建一个全球统一的超高精度时间基准,让世界上使用一个统一的时间标准。 在过去几千年里,人类一直在寻找一种绝对精准的时钟。从日升月落到单摆摆动再到机械钟表和石英表的出现都没有完全解决这个问题。直到发现了原子这种真正意义上的宇宙终极时钟之后才有所突破。原子就像宇宙中的“永恒计时器”,以它为基础制造出来的钟表才能保持长期稳定运行。 中国科学技术大学的研究团队把光钟研制推上了一个新台阶。他们不仅打破了纪录还为中国赢得了国际上更多话语权和声誉。这个消息由央视网报道后迅速在国内外引起广泛关注和讨论。 今天我们就介绍到这里了,下期节目再见!