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光钟(optical clocks)

定义:
光钟研究是2002年以来国际计量科学发展的一个新热点。目前世界上最好的铯喷泉钟准确度已达到10—15量级。

简介:
      《科学》杂志报道的研究成果表明,光钟将比目前最好的时钟精度提高100倍,将能提供“对物理世界更细致的观察”,并将有助于建立对自然界基本定律的更深入的认识。该研究成果也将对卫星导航、通信及计算机网络同步等应用领域产生影响。
        据专家解释,原子时钟的“滴答”来自于原子的跃迁频率。当前原子钟的原子跃迁频率是在微波波段,而光学频率比微波频率高5个数量级,因此通过对光学频率的精密控制和光学频率与微波频率的高精度转换,可以提供超高精度的时间和频率标准,实现更精确地计时。
应用:
       虽然没有人留意到日常生活中的差异,但是光学时钟在许多方面都极其有用。比如说,它能够让GPS导航精确到几厘米以内,而不是传统的几米范围。它也能帮助管理电网和计算机金融网络。
       GPS定位需要连接至少四颗卫星,每一颗卫星都会提供一个时间标识,随后这些数据被用于推断装置的位置,比如说智能手机的定位。目前来说光学时钟都是大型的复杂装置,但是Menlo公司的研究人员研发了一个重量仅22公斤、宽22厘米的光学时钟。它也非常牢固,足以承受火箭发射时所带来的超快加速。
被送入太空的这座光学时钟只有目前GPS所使用原子时钟精准度的十分之一,但是它只是为了测试光学时钟在微重力太空环境下的能力。研究人员现在正计划设计一种升级版本,而且预计将在明年年底送入轨道。届时它将更加强壮,这样它就能够承受太空中的极端宇宙辐射,并连续工作数年时间。