世界上最精確原子鐘誕生！精度再創紀錄 將有助於繪製時空引力地圖

最新研究顯示，一對原子鐘在穩定性和精確度方面創造了「前所未有」的性能記錄。

研究人員稱，這一破紀錄的結果有助於提高計時和導航能力。

美國國家標準與技術研究所(NIST)的物理學家表示，這兩個時鐘還將有助於引力、早期宇宙甚至暗物質的研究。

這些實驗裝置每個都把上千個化學元素鐿的原子困在由激光束構成的柵格中。

在這些光學晶格中，原子通過在兩個能級之間振動來「滴答」。

在發表在《自然》雜誌上的研究中，NIST的物理學家比較了這兩個獨立的時鐘，在系統不確定性、穩定性和可重複性方面取得了創紀錄的成績。

系統的不確定性測量了時鐘如何表現原子的自然振動或頻率。

研究人員發現，每個時鐘的固有頻率在誤差範圍內僅為十億分之一的十億分之一。

時鐘的穩定性，即一天中頻率的變化量，也被記錄在極低的水平上。

結果的重現性，也就是兩個時鐘在相同頻率上的滴答聲有多近，再次顯示出了不到十億分之一的差異。

「系統的不確定性、穩定性和可重複性可以被認為是這些時鐘性能的『皇家同花順』，」項目負責人安德魯·勒德洛(Andrew Ludlow)說。

「這兩個時鐘的一致性達到了前所未有的水平，我們稱之為可重複性，這或許是最重要的一個結果，因為它本質上要求並證實了另外兩個結果。」

勒德洛先生說，時鐘的總誤差低於科學家們解釋重力對時間影響的能力。

他說:「我們設想這樣的時鐘在全國或世界各地使用，它們的相對性能將首次受到地球引力影響的限制。」

根據著名物理學家阿爾伯特·愛因斯坦的相對論，在引力更大的地方，時間過得更慢。

NIST的「超級靈敏時鐘」的計時性能下降，因此，研究人員聲稱，NIST的這種時鐘將有助於精確繪製時空引力扭曲的地圖。

他們還認為，這將有助於探測來自早期宇宙的信號，比如神秘的暗物質。

鐿原子鐘還可以提高基於海平面測量來測量地球形狀的能力。

放置在不同大陸上的設備可以將大地測量結果精確到一厘米以內。

鐿原子是未來以光學頻率重新定義秒(國際時間單位)的潛在候選者之一。

NIST的新時鐘記錄顯示，與目前的標準銫原子相比，NIST的時鐘精度提高了100倍。銫原子以較低的微波頻率振動。

研究人員目前正在製造一種攜帶型鐿晶格時鐘，這種時鐘可以被運送到世界各地的其他實驗室進行時鐘比較。

1905年，阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)確定，物理定律對所有非加速的觀察者都是一樣的，真空中的光速與所有觀察者的運動無關——這就是著名的狹義相對論。

這項開創性的工作為所有物理學引入了一個新的框架，並提出了空間和時間的新概念。

他花了10年的時間試圖將加速理論納入其中，最終在1915年發表了他的廣義相對論。

這就決定了大質量物體會在時空中造成扭曲，這種扭曲被感知為重力。

由於這種效應，任何靠近其的物體都會向它墜落。

愛因斯坦預言，如果兩個巨大的天體相遇，它將在時空中產生如此巨大的漣漪，以至於在地球上應該可以探測到。

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