世界最精确时钟创下新纪录

时钟可能每 400 亿年左右只会慢一秒。

这个时钟的滴答声太快了，我们无法体验到它——但我们可以测量它！ 

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精密计时正在从原子钟发展到光学原子钟的革命。在过去的几年中，这些仪器在其所展示的精确计时方面已经走得越来越远。他们现在的水平非常出色，远远超出了普通原子钟的能力。

原子钟使用冷却至接近绝对零温度的铯原子。通过测量这些原子的共振频率，它可以保持节拍。最先进的原子钟在三亿年里不会损失超过一秒。然而，科学家们意识到可以做得更好——使用“光网”，或者技术上的光学晶格，可以捕获和测量数以万计的原子。

这种情况下的晶格在仅高于绝对零度数的几分之一处容纳了 40,000 个锶原子。这个时钟的滴答声是该原子中电子的特定能级之间的转变。利用这一点，研究人员能够以十亿分之一的十分之一 8.1 的不确定度来测量时间。

您可能想知道为什么具有如此高的精度很有用。原子钟对于人类来说还不够精确吗？答案是肯定和否定。原子钟惊人的精确度为我们生活的许多方面提供了帮助。最常用的是 GPS：用光学时钟代替 GPS 可以将精度提高至少 1,000 倍。但它也将为测试基础物理开辟新的方法。

“如果我们到达对非常小的时空曲率敏感的时代，将会有非常有趣的发现等待着我们，”资深作者Jun Ye教授在宣布他获得2022年突破奖时告诉Science-News.dev。基础物理学。

其中一种可能性是使用这些时钟来研究广义相对论。原子钟，尤其是 GPS 卫星上的原子钟，已经经历过这种情况，但精度的提高使我们能够在更严格的水平上检查我们的假设是否正确，也许还能看到我们以前从未见过的东西。

“我们正在探索测量科学的前沿，”叶在一份声明中说。 “当你能够以这种精确度测量事物时，你就会开始看到迄今为止我们只能通过理论来解释的现象。 ” 

“这个时钟非常精确，它可以检测广义相对论等理论预测的微小效应，甚至在微观尺度上也是如此。它正在突破计时的极限。 ” 

在手机地图应用程序中，这种精度可能不会带来革命性的影响，但随着人类继续探索太阳系，它将会产生很大的变化。它可能会为量子计算的突破打开大门。

“如果我们想要以高精度将航天器降落在火星上，我们将需要比我们现在的 GPS 时钟精确几个数量级的时钟，”来自美国国家标准与技术研究所的叶补充道。科罗拉多大学博尔德分校。 “这个新时钟是实现这一目标的重要一步。 ” 

一篇描述结果的论文将于下周在《物理评论快报》上发表。