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来源:俄罗斯技术国有集团新闻频道

关于寻找时间标准和同步设备的现代发展

铯晶体。照片:Dnn87 / wikimedia.org
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当我们看着钟表的指针时,我们很少考虑在导航、太空、国防等关键领域如何实现时间精度。在低至十亿分之一秒的精度非常重要的情况下,铯原子可以发挥作用。它们成为了新的时间标准。

了解原子钟的工作原理以及它们在我们的材料中的工作原理。

追求标准

自古以来,人类一直在努力寻找清晰测量时间的方法。沙子、水和日晷是捕捉时间的最初尝试,但今天很难说时间是准确的。技术进步、地理和科学发现刺激了测量设备的发展以及对越来越好的标准的探索——特定的、不变的时间值。在寻找标准和理想手表的过程中,人类已经从天文方法转向量子技术。

大多数时间测量仪器在没有振荡器(以特定频率振荡的物体)的情况下无法工作。机械钟通过钟摆或弹簧的振荡周期来测量时间。多亏了这样的时钟,我们才有可能发现海洋潮汐系统地减慢了地球每天的自转速度。当钟摆因外部因素而开始变化时,就会出现准确性问题。石英表通过在电力的作用下使石英板振荡来工作。这些时钟使得确定一天的长度可以在两个方向上改变百分之一和千分之一秒成为可能。然而,它们也并不理想:石英晶体随着时间的推移会失去其特性,导致精度受到影响。量子物理学领域的发展使得制造最精准的手表迈出了新的一步。

Lewis Essen(右)和他的同事 J.W.L.帕里(左)与世界上第一个铯原子钟,1955 年。照片:国家物理实验室
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