美国团队刷新原子钟精度纪录

快速阅读: 据相关媒体报道，美国NIST团队研发出精度达小数点后19位的铝离子原子钟，准确度提升41%，稳定性达2.6倍，有望重新定义“秒”。

IT之家 7 月 16 日消息,据科技日报报道,美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究团队在原子钟领域取得了重大突破。7 月 14 日,该团队在《物理评论快报》杂志上发表论文,宣布通过将铝离子捕获于离子阱中,成功改进了原子钟的精度,使其精度达到了小数点后 19 位,创下新的世界纪录。这一成果不仅有望推动国际单位制中“秒”的重新定义,还将为量子技术的发展提供强大助力。
据IT之家了解,新型原子钟在光学时钟的两大核心指标 —— 准确度和稳定性上均实现了突破:其准确度较之前的纪录提高了 41%,而稳定性更是达到了其他原子钟的 2.6 倍。研究团队指出,开发出史上最精准的时钟不仅能够拓展物理学的研究边界,还能为科学家提供全新的视角来认识世界。
铝离子因其得天独厚的特性成为理想选择,其振荡频率比现行“秒”定义基准的铯原子更为稳定,并且对环境干扰具有极强的抗性。研究团队经过 20 年的持续优化,从激光系统到离子阱结构,再到真空腔体,都进行了精密的改造。
他们创新性地采用加厚离子阱金涂层的镀金工艺,降低了电阻,有效抑制了铝离子的扰动。此外,团队还改良了真空系统,用钛合金腔体替代了传统的钢材,使氢气渗透量骤降至 1/150。通过 3.6 公里的光纤网络,NIST 与科罗拉多大学博尔德分校联合研究机构 JILA 实验室的“世界最稳激光源”得以整合,从而更精准地探测铝离子并计算其振荡频率。
这些改进使得整个系统的单次探测时长从 0.15 秒延长至 1 秒。这不仅提高了时钟的稳定性,还将测量到小数点后 19 位所需的时间从 3 周缩短至一天半。
研究团队表示,这一突破性进展将带来深远的影响。更精确的原子钟将有助于国际社会更精确定义“秒”,从而催生新的技术进步。新系统还可以作为量子逻辑测试平台,助力科学家探索量子物理学领域的新概念。此外,新型原子钟不仅能用于探索地球重力场的细微变化,还可能发现标准模型之外的新物理现象。

(以上内容均由AI生成)