140亿年内误差不超过1/10秒
原子钟让计时精度走向极限
根据原子物理学的基本原理，当原子从一个能量态跃迁至低的能量态时，它便会释放电磁波。同一种原子的电磁波特征频率是一定的，可用作一种节拍器来保持高度精确的时间。
原子钟就是利用保持与原子的电磁波特征频率同步作为产生时间脉冲的节拍器。
◎本报记者 冯卫东
2020年底，《自然》杂志刊载了一篇来自美国麻省理工学院研究人员的成果报道，这些研究人员利用量子纠缠现象新设计出一种原子钟，如果运行约140亿年（大约是当前宇宙的年龄），该原子钟可将时间精度保持在十分之一秒之内。而在同样的时间框架内，此前最先进的原子钟偏差在半秒左右。
自从人类意识到时间的流逝，就开始利用周期性现象进行追踪。在古代，人们是观察太阳、月亮在天空中的运动来判断时间的运行，随着科学技术发展，人类测量时间的手段也越来越先进。15世纪，依靠钟摆和发条组成擒纵机构诞生，成为现代机械钟表的核心，再后来又出现利用石英周期振动来计时的钟表。到后来，原子钟的出现成为人类计时史上的一次重大革命，它使得计时标准从天文学的宏观领域转向了物理学的微观领域，历史从此由“天文秒”时代进入“原子秒”时代，开启了人类时间测量的崭新阶段。人类对时间的测量和追踪正在越来越接近宇宙的本源。
通过跟踪原子振荡来测量时间
生活中常以分秒来计时，在当今太空探测、通信导航、天文观测、工业自动化等领域，越来越需要更精密的时间测量。时间常常被准确到万分之一秒，甚至百万分之一秒。为了达到要求，许多精密的计时器诞生，原子钟就是其中之一。
原子钟是世界上已知最精确的计时仪器，采用了最准确的时间测量和频率标准，同时这一标准也被认为是国际时间和频率转换的基准，广泛应用于控制电视广播和全球定位系统卫星的信号传递。原子钟的研发涉及到量子物理学、电学、结构力学等众多学科，目前国际上仅少数国家具有独立研制能力。
根据原子物理学的基本原理，原子是按照围绕在原子核周围不同电子层的能量差，来吸收或释放电磁能量的。当原子从一个“能量态”跃迁至更低的“能量态”时，它便会释放电磁波。这种不连续的电磁波的频率，就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的
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