8月7日,國際計(jì)量局(BIPM)正式通知:中(zhōng)國計量科學研究院研製並運行的“NIM5銫原子噴泉鍾”通過評審,被接收為(wéi)國際計量(liàng)局(BIPM)認可的(de)基準鍾之一(yī),參與駕馭國際原子時(TAI)。這標誌(zhì)著我國成為世界上(shàng)少數幾個能(néng)參與駕(jià)馭國際標準時間的國家(jiā),在國(guó)際標(biāo)準時間的產生過程中不(bú)僅具備了話語權,更具備了表決權。
國際標(biāo)準時間是如(rú)何產生的
目前全球統一使用的國際標準時間是由國際計量局主導的協調世界時(UTC)。國際計量局(jú)將分布在全球53個國家70多個(gè)守時實(shí)驗室的400多台原子鍾所報送的數據進(jìn)行加權平均,再利用獲其認可的少數幾個(gè)國家計量院研製的“世界上最好的基準原子鍾(zhōng)”數(shù)據加以校準,產生國際原子時(TAI),再(zài)經閏秒即產生UTC。
在國際標準時間的產生和維護過程中,獲得國際計量局認可的這幾台“世界上(shàng)最好的基準原子(zǐ)鍾”數據如同準星一樣駕馭國際(jì)原子時,發(fā)揮(huī)著舉足輕重的作用。迄今為(wéi)止,除了中國的NIM5,先後隻有法、美、德、意、日、英、俄7國的(de)14台銫原子噴(pēn)泉基準鍾得到國際計量局的認可,參與駕馭國際原子(zǐ)時。
2000萬年(nián)不差一秒
NIM5是在科技部和國家自然基金委的支持下,由中國計量科(kē)學研究院(yuàn)研(yán)製的第二(èr)型銫原子噴泉鍾,2010年通過專家(jiā)鑒定。目前其不確定度為1.5?10-15,相當(dāng)於2000萬年不差一秒,穩定性達到了年運(yùn)行超過(guò)300天、30天準連續運行率大於99%的世界(jiè)先進水平。
NIM5作為我國時(shí)間頻率體係的源頭,可定期校準中國計量科學研(yán)究院原子時標UTC(NIM),改善其頻率穩定度,同時參與國際合作,駕馭國(guó)際標準時間;非常(cháng)時期,一旦美國關閉GPS信號或不能使用國際(jì)校準數據,NIM5可用(yòng)於(yú)獨立(lì)駕馭守時鍾組,守住中國原子時,使我(wǒ)國(guó)時標係統保持5?10-15的高準確度。
躋身駕馭國際原子時(shí)行列,對任何國家來說(shuō)都是一件具有(yǒu)長遠戰略意義的大事。今(jīn)年(nián)4月,NIST(美國國家標準與技術研究(jiū)院)的第二台噴泉(quán)鍾Cs-F2獲準駕(jià)馭國際原子時。為此NIST專門召(zhào)開發(fā)布(bù)會,正式宣布Cs-F2和Cs-F1並行運行,並作為美國民(mín)用時間頻率基(jī)準。Cs-F2的(de)不確定度達到了3億年不差一秒的水平,堪稱目前全世界最準確的時鍾(zhōng)。
準確可靠的時間頻率(lǜ)係統是重要的(de)基礎戰略資(zī)源,許多重要領域,如交通、金融、智能電網、移動通訊、計算(suàn)機網絡、衛星導航等的安全運行,都(dōu)要依靠高精度的時間頻(pín)率計量。
縱觀科技發展曆程,每一次計時能力的突破都會帶來(lái)革命(mìng)性的技術進步,時間頻率和原子鍾(zhōng)領域已產(chǎn)生(shēng)了6項諾貝爾獎。國際時間頻率谘詢委員會(CCTF)頻率基準工作(zuò)組(WGFPS)主席、NIST-F2項目負責人斯蒂芬?傑(jié)夫茨博士說:“在過去建造原子鍾的60年裏,我們了解到,每當我們建成一台更好的鍾,便會(huì)催生(shēng)出一些無法預期的新應用。”
邁入國際先進行列“第一梯隊”
NIM5被國際上的認可,標誌著(zhe)我國銫噴泉(quán)鍾研究達到了世界先進水平,但和先進發達國家特別是美(měi)國相比還(hái)有較(jiào)大差距。
為此(cǐ),在科技部、財政部和國家自(zì)然(rán)基金委的支持下,中國計量科學研究院正(zhèng)在進行新(xīn)一代(dài)銫原子(zǐ)噴泉鍾NIM6的(de)研製,目前已進(jìn)入調試階段,全部完成後時間頻率不確定度將達到5?10-16,相當於6000萬年不差一秒,步(bù)入國際先進行列的“第(dì)一(yī)梯隊”。
與此同時,具有更(gèng)高準確度(dù)潛力(lì)的鍶原子光鍾的研究工作也已(yǐ)正式開展。目前已實現係統(tǒng)的閉環鎖定,近期將向(xiàng)國際時(shí)間頻率谘詢委員會(CCTF)提交絕對頻率測量數據並參與國(guó)際推薦值的計(jì)算。光鍾被公認為(wéi)下一代時間頻率(lǜ)基準,預期完成後時間頻率不確定度將達到5?10-18,相當於幾十億年不差(chà)一秒。對於2019年後,我國在國際“秒”的重新(xīn)定義問題上爭得發言權和主(zhǔ)動地位具有重要意義。
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