3000万年,它才会走错1秒钟
2017-03-21高峰
科学大众(中学) 2017年1期
高峰
伴随着“天宫二号”的发射升空,一台“长相”与我们日常所用的钟表完全不同的黑色圆柱体——空间冷原子钟来到太空,开始履行自己的使命。
这台“定时神针”会实现约3?000万年误差1秒的超高精度,是国际首台在轨运行并开展科学实验的空间冷原子钟,也是目前在空间运行的最高精度原子钟。那么,它是如何达到如此惊人的超高精度的?它又是用来干什么的呢?
喷泉原子钟
人们平时所用的钟表,精度高的大约每年会有1分钟的误差,这对日常生活是没有影响的,但在要求很高的生产、科研中,就需要更准确的计时工具。目前世界上最准确的计时工具就是原子钟,它利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时,由于这种电磁波非常稳定,再加上利用一系列精密的仪器进行控制,原子钟的计时就可以非常准确了。喷泉原子钟是原子钟的一种,当它工作时,原子在电磁场以及重力的作用下沿着喷泉管上下运动,以完成原子能级变化的检测,就像喷泉一样“升降”,所以取了这样一个形象的名字。
它的秘诀就是“高冷”
空间冷原子钟是在地面 喷泉原子钟 的基础上,将激光冷却原子技术与空间微重力环境相结合的喷泉冷原子钟,主要包括物理单元、微波单元、光学单元和控制单元4个组成部分。和之前在太空运行的最高精度300万年误差1秒的热原子钟相比,这台冷原子钟将时间精度提升了10倍。
如果说机械表1天差不多有1秒误差,石英表10天大概有1秒误差,氢原子钟数百万年有1秒误差,那么这台冷原子钟则可以做到3 000万年误差1秒。……
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