Physics 版 (精华区)

发信人: pumpkin (pumpkin), 信区: Physics
标  题: 激光原子钟问世
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月06日11:04:23 星期二), 站内信件

在7月12日的《科学》杂志网络版上，物理学家们在一篇论文中报道了一种新式时钟，它每
秒钟能可靠地振荡约1千万亿次，因此成为有史以来所制造出的最精确的时钟。但是直到时
钟制造者们完成第二台同样精确的装置来进行比较后， 他们才能确认这一点。
时间是宇宙间测量精度最高的物理量。目前的原子钟振荡频率通常是数纳秒（1秒的10亿分
之一），这是通过调整超高频激光，使之和铯原子发射的光波频率相匹配而实现的。它对
于全球定位系统卫星来说已经足够，此类卫星携带有铯原子钟，可以对地球进行精确的三
角定位。物理学家们则希望有振荡频率更快的时钟，从而回答那些重要但挑剔的问题，如
：决定电磁相互作用强度的所谓精细结构是否稳定？真的稳定吗？这些时钟应当易于制造
；光的“滴答声”应当比较低的微波频率快1000倍。但问题是，没有装置能如此快地计数
。
  　为了克服这一障碍，在美国科罗拉多州Boulder 国家标准和技术研究所（NIST）时间
及频率分部的物理学家Scott Diddams 的带领下，一个研究小组建造了一座“光学传动装
置”。它将激光光波的高速振动转化成振荡系数正好慢100万倍的激光强度的波动。为了对
时钟振荡计数，Diddams 小组使用一架标准检波器来累计激光强度在1秒内所振荡的次数，
然后将该值乘以100万。
这种新式时钟究竟有多精确？“它的精确度最差也不会低于最好的铯原子钟的10分之一，
” Diddams 说，“并且可达到后者精确度的1000倍。”然而，测量该时钟精确度的唯一办
法就是将它和另一座同样或更精确的时钟进行比较。因此研究小组必须建造另一台时钟。
“他们将不得不忍受这一过程。”麻省理工学院的物理学家Dan Kleppner表示。“只有一
座世界上最好的时钟并不是件好事。” Diddams的研究小组希望在一年之内完成他们的第
二座时钟。

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