一秒鐘就會發(fā)生很多事情; 你可以遇到一個陌生人，抓住你的手指，墜入愛河，睡著，打噴嚏。但是真的是第二個 - 它是否像我們認為的那樣精確?

現(xiàn)在，用于說明全球時間的最精確的時鐘每3億年就會出現(xiàn)大約1秒的誤差 - 所以在恐龍時代開始滴答作響的時鐘今天甚至不會被熄滅。但科學家認為我們可以做得更好。

為什么一秒鐘1秒鐘?

在過去的日子里，第二個被定義為平均太陽日的一小部分(1/86400)，即地球圍繞其軸線的24小時旋轉。但是地球的旋轉可能會略有不同，因此科學家們決定停止掃描天空，以便校準我們的時鐘并將物體向下縮放 - 達到原子的水平，即無形的物質構建塊。

1967年，國際度量衡委員會將第二個定義為銫原子吸收足夠的能量來激發(fā)所需的時間 - 也就是說，它的電子從一種能量狀態(tài)躍升到另一種能量狀態(tài)。為此，必須使用9,192,631,770個微波輻射周期脈沖原子。

雖然這個數(shù)字似乎是隨機的，但它來自于測量激發(fā)銫原子所需的微波頻率，其平均值為1秒的早期定義?？茖W美國報道，這些測量是在近三年的時間內(nèi)完成的 。

目前，數(shù)百個銫原子鐘負責保持全球時間和控制GPS導航。但在過去的十年中，出現(xiàn)了另一代原子鐘，稱為“光學鐘”，它們的精確度是銫品種的100倍。新的時鐘與銫的工作方式完全相同，只是它們使用鋁或鐿等原子，這些原子被更高頻率的可見光(因此稱為“光學”)而不是較慢的微波激發(fā)。這個更高的頻率為“秒”的定義增加了更多的數(shù)據(jù)點，使測量更加精確。

新加坡國立大學的物理學副教授，新研究的主要作者默里巴雷特說，為了理解這一點，可以將不同類型的鐘表想象成一對統(tǒng)治者。如果較舊的“銫”標尺測量長度為20厘米(7.9英寸)的線，則更精確的“光學”標尺可以測量該線，例如200毫米。

Barrett說，雖然光學時鐘非常精確，但讓它們運行很長一段時間并在環(huán)境中保持穩(wěn)定可能會有問題。Barrett說，房間的溫度可以改變作用在原子上的電磁場，從而可以扭曲時間測量。因此，銫鐘在實現(xiàn)方面仍然比[新的]光學時鐘更可靠，“巴雷特告訴Live Science。

制作靈敏度較低的原子鐘

在他們的新研究中，Barrett和他的團隊發(fā)現(xiàn)，l環(huán)離子對環(huán)境溫度變化的敏感度比用于光學時鐘的任何其他元素都要小，這使得它成為主要時間管理員的有力候選者。

研究小組發(fā)現(xiàn)，L原子還可以幫助彌補影響時間測量的另一個問題。由于這些時鐘中使用的原子是帶電的，它們會響應波浪產(chǎn)生的電磁場(可見光，微波等)來回擺動 - 這可能會扭曲時間測量。科學家將這種快速的前后運動稱為“微動作轉變”。

因為科學家必須彌補這種轉變，所以開發(fā)具有多個離子的原子鐘確實很困難 - 這將使這種時鐘更加實用，Barrett說。但該團隊發(fā)現(xiàn)，他們可以利用某種類型的l離子中的自然屬性來抵消這些“微動作變化”。

然而，這需要付出代價：那些原子對房間的溫度變得更加敏感。巴黎天文臺的物理學家JérômeLodewyck說，這種權衡可能會限制新發(fā)現(xiàn)的影響，原子l可能不會成為“真正的游戲規(guī)則改變者”。

但是，這種“高質量的工作”為計算機候選人提供了另一種可能的原子種類，這是一種“計量學家的財富”，希望比較不同的時鐘，Lodewyck說。