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(新加坡3日讯)新加坡一个小型研究团队成功超越中、美国科学家,打造出全球最精准的原子钟。这款时钟以一种名为“镏”(lutetium)的单一稀土金属元素离子制成,精准度极高,每2600亿年(相当于宇宙年龄的近20倍)才会误差1秒。
它的精准度约为先前纪录保持者的4倍,这项纪录由中国科学院武汉团队开发的钙离子时钟所创下,同时也超越了美国国家标准与技术研究院(NIST)去年公开的铝离子时钟。
这项长达10年的研究成果由新加坡国立大学量子技术中心团队完成,可望提升计时技术,并有助于为重新定义“秒”铺路。研究人员在上周发表于《自然》期刊的论文中指出,这款时钟也可作为强大工具,用来检验从爱因斯坦的广义相对论,甚至到搜寻暗物质的基础物理学。
研究团队领导人巴雷特(Murray Barrett)说,他看不出未来这款时钟“要如何被超越”,并指出镏对温度与磁场变化有不寻常的抗性。他说,这款时钟无论在地球上最热的死亡谷,还是最冷的南极高原,都能保持稳定。
巴雷特在给《南华早报》的电子邮件中说,开发原子钟并不需要庞大的团队,但要启动这类专案可能很困难。他感谢量子科技中心在研究初期看似有风险时,就给予支持,还有新加坡资助机构的持续投入。
原子钟利用微波或雷射来测量原子,这些原子内部的电子在能量状态间来回跳跃,犹如同步摆动的微小钟摆,将计时精准度大幅提升。而这种精准计时对全球定位系统(GPS)、电信与导航系统等现代科技至关重要。
世界各地的实验室正竞相提升相关技术,其中美、中、欧洲及日本领先的光学时钟采用了锶(strontium)和镱(ytterbium)等元素,这些原子的跃迁极为稳定,可用雷射精确测量。
而新加坡团队说,他们可能是全球唯一使用镏来制作原子钟的团队。事实上,镏还有另一项罕见优势,那就是它能在激发态维持约一周,而锶只能维持几分钟,这让科学家有更多时间来精确测量相关频率。
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