研究人員聲稱(chēng)，一種全新的原子鐘可能改變我們計(jì)算時(shí)間的方式。通常原子鐘會(huì)借助獨(dú)立原子測(cè)量1秒的長(zhǎng)度，最新的量子氣體壓縮原子測(cè)量時(shí)間的方法，能夠比以往更加準(zhǔn)確。從1967年開(kāi)始，一秒就被定義為一個(gè)銫電子振蕩9192631770次所耗費(fèi)的時(shí)間。
標(biāo)準(zhǔn)原子鐘借助的是數(shù)千個(gè)振蕩的銫原子，并且主要通過(guò)各自獨(dú)立測(cè)量完成計(jì)時(shí)。而最新的原子鐘讓原子更加緊密。在新原子鐘中，鍶原子被擠壓成一個(gè)微小的三維立方體，密度是之前原子鐘的1千倍。最新原子鐘使用的是量子氣體，在這樣氣體中的原子數(shù)量更多，這意味著原子的振蕩將更加純粹而且穩(wěn)定時(shí)間更長(zhǎng)。這是實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確時(shí)間測(cè)定的關(guān)鍵。
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所的Jun Ye稱(chēng)：“三維量子氣體鐘最大的可能是能夠按比例增加原子數(shù)量，這也會(huì)給測(cè)量帶來(lái)巨大的穩(wěn)定性。增加原子數(shù)量和相干時(shí)間的能力將使這新一代原子鐘完全不同于之前的版本。”
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，新的量子氣體鐘在兩小時(shí)內(nèi)的準(zhǔn)確度達(dá)到了3.5/1019，這就使它成為第一個(gè)能夠達(dá)到這一數(shù)值的原子鐘，準(zhǔn)確度比之前的原子鐘高出了20倍。Ye稱(chēng)：“這一數(shù)字代表著我們獲得了巨大的突破。”
雖然從科學(xué)角度來(lái)說(shuō)這一研究非常迷人，但你或許會(huì)猜想其中的重點(diǎn)：為何我們努力想要更準(zhǔn)確的測(cè)量一秒？事實(shí)上許多科學(xué)研究的想法都取決于我們對(duì)于時(shí)間的準(zhǔn)確測(cè)量。佛羅倫薩大學(xué)高精度計(jì)量團(tuán)隊(duì)的Nicola Poli稱(chēng)：“即使你沒(méi)有從我們?nèi)祟?lèi)的活動(dòng)中感知到時(shí)間，那你也應(yīng)當(dāng)清楚我們事實(shí)上生活在一個(gè)四維世界中，時(shí)間就是坐標(biāo)之一。”
時(shí)間膨脹是愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論中提出的一種影響。本質(zhì)上說(shuō)引力會(huì)影響人們對(duì)時(shí)間流逝的感知。在地球上我們之所以無(wú)法感覺(jué)到是因?yàn)檫@種影響很小，但是它仍然存在。Poli稱(chēng)：“現(xiàn)在的原子鐘非常精準(zhǔn)，你可以使用它們測(cè)量我們?cè)诘厍蛏辖?jīng)歷的微小引力影響。這就為我們研究地球本身帶來(lái)了新的可能性。”
Poli認(rèn)為更準(zhǔn)確的時(shí)鐘能夠用于宇宙中最大的謎題之一：為何萬(wàn)有引力定律無(wú)法用于量子力學(xué)。Poli稱(chēng)：“我認(rèn)為未來(lái)需要打造精準(zhǔn)時(shí)鐘來(lái)探索引力本身，我的意思是借助未來(lái)超精準(zhǔn)的原子鐘探索量子力學(xué)和萬(wàn)有引力之間的相互作用。這在物理學(xué)上是探索最少的領(lǐng)域之一，而且這一領(lǐng)域的任何發(fā)現(xiàn)都將是突破性的進(jìn)展。”
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