实验锶原子钟设置新记录

时间：2021-05-20 18:52:10 来源：

JILA的基于锶原子的实验原子时钟在激光晶格中持有的是世界上最精确且稳定的原子钟。图像是许多照片的综合，具有长曝光时间和其他技术，使激光更加可见。

吉拉锶原子时钟为精度和稳定性设定了新的世界纪录，从几年前的先前记录持有者提高了50％的精度。

覆盖新时代的优于经纪人，由国家标准和技术研究所（NIST）物理学家领导的研究小组推出了一个实验锶原子钟，为精度和稳定性的关键指标设定了新的世界纪录，以实现一个钟。

该时钟是吉拉的实验室，NIST联合研究所和科罗拉多州大学博尔德。

NIST在过去几年的记录持有者中，JILA锶格子时钟中的新论文中描述了大约50％的精确度，NIST的量子逻辑时钟。精度是指时钟如何接近真正的谐振频率，在其参考原子振荡在两个电子能级之间。新的锶时钟是如此精确，如果它可以运行这么长时间，它既不在约50亿年内也不一秒钟。（这个时间段长于地球的年龄，估计有45亿岁。）

锶时钟的稳定性 - 每次蜱虫的持续时间匹配的程度与NIST的YTterbium原子时钟大致相同，这是2013年8月稳定的另一个世界领导者。稳定性确定原子钟必须运行多长时间以通过不断平均来实现其最佳性能。锶和镱晶格时钟非常稳定，即在平均的平均值的几秒钟内，它们优于几个小时或天的其他类型的原子钟。

“我们已经有计划更多地推动表现，”NIST / JILA COLLER和GROUP SENVER JUM YE表示。“所以在这个意义上，甚至这个新的自然文件甚至只代表了一个”中期“报告。您可以在未来5到10年内预期我们的时钟更加新的突破。“

目前的国际时间单位定义需要使用基于Cesium的原子钟，例如当前的美国平民时间标准时钟，NIST-F1铯喷泉时钟。因此，只有铯钟通过定义准确，即使锶时钟具有更好的精度。锶晶格时钟和一些其他实验时钟在光学频率下运行，远高于铯钟中使用的微波频率。由于全球NIST，JILA和其他研究组织的工作，锶格子时钟和其他实验时钟可能会被国际社会作为新的计时标准选择。

自20世纪90年代以来，锶时钟是第一个在20世纪90年代以来持有精度和稳定性的历史记录，当引入铯喷泉原子钟。在过去的十年中，甚至世界各地的NIST和其他实验室的实验原子钟的快速进步甚至令人遗憾的是一些领导研究的科学家。NIST，操作NIST-F1时间标准，追求多个时钟技术，因为科学研究可以采取不可预测的转弯，因为不同类型的原子钟更适合不同的实际应用。

在Jila的世界领先时钟中，锶的几千个原子保持在约100个煎饼形陷阱的柱中，称为由强烈的激光形成的光学晶格。JILA科学家通过在非常稳定的红色激光下以极定的频率沐浴在能量水平之间的精确频率，通过在非常稳定的红色激光下沐浴原子来检测锶的“蜱”（每秒430万亿）。

为了检查表现，JILA团队比较了两个版本的锶时钟，一个建于2005年，另一个是去年。两个时钟都设置了以前的各种类型记录。在最新的工作中，两个时钟在他们报告的精确度下彼此完全同意，展示了制作重复副本并维持性能水平的能力。这是时钟比较的优势，为最终选择下一代时间标准奠定基础。

最近的技术进步使锶钟表的记录性能包括开发可监视激光器，并精确测量关键效果 - 原子碰撞和环境加热 - 导致时钟的滴答率的微小变化。

下一代原子钟已经促成了科学研究，并且预计将导致开发新技术，例如重力和温度等量的超传感器。

吉拉研究得到了NIST，国防高级研究项目机构和国家科学基金会。

出版物：b。J. Bloom等，“在1018级的精确度和稳定性的光学格子时钟，”自然−（2014）; DOI：10.1038 / Nature12941

研究报告的PDF副本：光学格子时钟，1018级具有精度和稳−定性

图像：叶集团和巴克利/吉拉

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