西澳大利亞大學副教授約翰-邁克菲倫。邁克菲倫領導的研究小組正在與時(shí)間賽跑,研製精(jīng)確(què)度達到世界領先水(shuǐ)平的原子鍾。他們的原子鍾將用於一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),測量宇宙的一個基本常數。邁克菲(fēi)倫等人的原子(zǐ)鍾采用稀土元素鐿的原子製造
新浪科技訊 北京(jīng)時間(jiān)10月16日消(xiāo)息,據澳大利亞廣播公司(ABC)15日報道,西澳大(dà)利亞大學副教授約翰-邁克菲倫領導的研究(jiū)小組正在與時間賽跑,研製精確度達到世界領先水(shuǐ)平的原子鍾。他們的原子鍾將用於一項實驗,測量宇宙的一(yī)個基(jī)本常數。邁克菲倫等人研製的原子鍾采用稀土(tǔ)元素鐿的原子製造。他說:“與其將它們看成鍾表,我更喜歡(huān)將它們視為人類(lèi)的終極精度機器(qì)。”
與采用微(wēi)波的標準原子鍾不同,鐿原子鍾將在更高的光頻段下(xià)運轉,將時間分割成大約10萬份,用以獲得更高的精確度。邁克(kè)菲倫說:“為了製造這種原子鍾,我們需要使用激(jī)光器、光學裝置、電子裝置、不鏽鋼和超高真空係統,用於隔離鐿原(yuán)子。每一個激光係統幾乎都能讓人寫一篇博士或者碩士論文。”
激光係統負責冷卻和減緩鐿原子的速度,同時在磁場的配(pèi)合下將它們捕獲(huò)到一個柵格中(zhōng)。柵格內,它(tā)們(men)會遭到擁有特定頻率的超純淨高穩定黃色激光(guāng)的轟擊。激光轟擊導致原(yuán)子中的電子(zǐ)擁有更高的能量態。邁克菲倫表示:“這種黃色激光最接近(jìn)於純正弦波(bō)。想象一下將你聽(tīng)到的音符的清晰度放大10億倍,這就是純正弦波需要做的事情。”
完成(chéng)之後,這將是澳大利亞唯一的冷原子(zǐ)光(guāng)學鍾,同時也是國際太空原子(zǐ)鍾組合係統中唯一一(yī)個來自南半球的原子鍾。太空原子鍾組合係統將於2016年發射升空,進入國(guó)際(jì)空間(jiān)站,幫助確定物理學中的精細結構常數是否在任何地區都保持不變。精細(xì)結構常數用(yòng)於表示原子核束縛用於束縛電子的電磁力(lì)。3年時間裏,原子鍾的(de)頻率比經過(guò)比較後可用於評估(gū)精細結構常數是否發生變化。
邁克菲倫表示:“天文觀測結果顯示精細(xì)結構常數在宇宙數十億年的變遷中發生變化。精(jīng)細結構常數可能在不同方向存在差異。科學家研製原子鍾的(de)作用就是要看一看能否探測到這種變化。”除了驗證物理學定律等研究目的外,原子鍾還可以用於定義時間。邁克菲倫說:“我們當前的時(shí)間單(dān)位秒立基於銫的能級之間躍遷,每秒9192631770個(gè)周期。”世界各地的科學家研製鐿、鋁、汞和鍶原子鍾,以確定哪一種(zhǒng)原子鍾組合最適於在未來定義秒的標準。
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更多>2018-10-12