新发现的镉的财产可能导致最准确的时钟

时间：2021-08-25 14:52:12 来源：

目前，光学格子时钟是光学和电子元件的复杂布置。

研究人员通过实验确定了称为魔术波长的镉的性质，这被认为是为了开发有史以来最准确的钟表。研究人员希望这可以允许简单且坚固的原子钟，如此准确，可以使用它们来改善对当前理论的理解，甚至对新物理学进行测试。

你什么时候做到？现在怎么样？时间不断变化，但它不会不断变化。它听起来很困惑，但由于爱因斯坦的时间，我们已经知道时间以不同的速率进行了进展，具体取决于你的位置。这主要是由于重力的影响，重力较强，相对于重力较弱的时间较慢的时间进展。对于我们来说，这种差异是不可察觉的，但高度准确的原子钟可以测量它。

然而，这些不可察觉的差异在时间流逝的速度远远不常。准确测量时间实际上可以帮助研究人员衡量与时间流动在特定位置的其他相应的数量。例如，给出了增加的引力强度改变了时间的推移，可以用足够精确的时钟精确地测量您的脚下的材料密度。这种信息对那些研究火山，板块构造和地震的人有用。

然而，为了测量此目的所需的准确性的时间是一种非常复杂的挑战。基于原子的振动（例如铯）的振动，例如，以不确定度 - 与精度相反 - 在110-16或16个小数×位的区域相反。这对于测量距离非常准确，因此用于当前全球定位系统（GPS）技术。但研究人员争取更大的准确性，并且一种时钟可能能够提供低至110-19或十个小×数位的不确定性。光学格子时钟承诺提供这种准确性。

首先由赫达托基教授从2001年从应用物理系提出，这个想法是在激光器的格子中捕获大量原子。由于许多原子捕获了它们的振动，可以同时测量，这大大提高了时间测量的准确性。镉的同位素是理想的，因为它们具有一些性质，有助于降低这种量子系统中的噪音。但是为了创造一个基于这个原则的时钟，有几个障碍克服，研究人员刚跳过一个。

“我们通过实验确定为镉的所谓的”魔法波长“，这是操作光学格时钟的基本参数之一，”来自Riken的研究科学家Atsushi Yamaguchi表示。“在晶格时钟中，通过激光的干涉图案产生的光学晶格，其波长与晶格所需的原子有关。在镉同位素周围构建晶格的最佳或“魔法”波长约为419.88纳米，几乎恰好是我们最初预测的420.10纳米的值。“

镉同位素的一个重要特征使它们成为晶格时钟的理想之选，即它们比许多其他原子和同位素的环境更加强大。应用程序研究人员的目标是能够在不同的设备中进行测量，这意味着它必须相对便携，因此它有助于强大。通过理论到位，研究人员现在希望评估这种时钟的性能。

“需要仔细和详细的评估，因此不同领域的科学家可以利用这种高精度仪器，”Katori解释说。“这样的设备将为我们提供学习的机会，也许有一天挑战在宇宙学中建立的思想，如一般相对论，也许甚至可能是自然的基本常数。”

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参考：“窄线冷却和CD的魔法波长的测定”由A. yamaguchi，M. S. Safronova，K.Gibble和H. Katori，2019年9月13日，物理审查信.DOI：
10.1103 / physrevlett.123.113201

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