日本造出世界上最精确的钟 每天误差百兆分之一秒

http://www.sciencehuman.com   科学人 网站  2005-05-22

　　有没有算过1后面带上18个零排列在一起应该是多少？《孙子算经》有云，万万曰亿，万万亿曰兆，这一数字算下来应该是100兆。

　　日前，日本科学家宣布研制出了目前世界上最精确的钟，这座钟每天仅发生百兆分之一秒的误差。

最精确的钟

　　本月19日出版的英国《自然》杂志报道了这一世界上最精确的钟。日本东京大学的研究人员为了完善钟表的精确性，设计了一种锶原子做的钟摆，该钟摆和非常稳定的能发出激光的光波在一起合作，形成了世界上最精确的钟——“光晶格钟”，其误差为每天百兆分之一秒。

　　据悉，这座钟的发明将为人造卫星提供更为精准的导航，还将精确计算宽带网传送信息的时间。此外，这座钟还有可能用来测试物理学的某些理论，如相对论和量子电动力学。但这种最精确的钟并不可能出现在某个人的手腕上，或者成为家中的一件摆设。

优势对比

　　到目前为止，世界上最好用的钟是用分子量为133的铯原子制成的。铯原子通过吸收无线电波，其精确度能够达到每天仅丢失千万亿分之一秒，也就是10的15次方分之一秒。但“铯钟”也有它的局限：和光波相比，无线电波运转的频率要低得多。

　　随着“光学频率梳”技术的发展，光学频率和无线电频率之间建立了一种连贯的联系。光学钟吸引了越来越多的科学家，将其作为未来精准原子钟的发展趋势。

　　因此，日本科研人员发明的“光晶格钟”最具创新的一步就是，它是以激光为动力的原子钟。“光晶格钟”的突出优势是，与利用中性原子的光学钟相比，它的谱线宽度更窄；而与诱捕单一离子的钟相比，它又更稳定。

钟的历史

　　所有钟都由2个部分组成：周期振荡器和计数器。最古老的日晷就是用地球自转作为振荡器，用人作为计数器来计时的。1656年，克里斯蒂安·惠更斯制成了世界上第一座使用钟摆的钟，它的振荡器就是钟摆，而计数器则是一个自动运行的机械计数器。

　　现代钟表基本都使用快速振荡器和电子计数器。20世纪20年代发明的石英钟，靠一小块晶体来引发每秒1万次的摇摆。而现在普遍使用的原子钟，则靠原子中的核子来推动钟表走动。

　　为了改进世界上最精确的钟，各国科学家进行了一系列尝试。早在2001年，美国国家标准与技术研究所就宣布，他们用激光和汞离子制成了最精确的钟。2002年，英国国立物理实验室超越了美国，靠诱捕锶离子，他们再次提高了钟表的精确度。应当指出的是，英国诱捕锶离子的技术和日本本次宣布的技术相比，并不一样。

    [新华网]

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