我們創(chuàng)造了有史以來最精確時鐘的新記錄

據(jù)估計，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 （NIST） 研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊制造的時鐘比 41% 的精度高出之前的計時記錄保持者.

通過測量冷卻到接近絕對零度，時鐘以小數(shù)點后 19 位的精度計算秒數(shù)。

除了打破準(zhǔn)確性記錄（在技術(shù)術(shù)語中稱為系統(tǒng)不確定性）外，該時鐘的穩(wěn)定性是同類任何其他時鐘的 2.6 倍。

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“制作有史以來最準(zhǔn)確的時鐘真是令人興奮，”說物理學(xué)家梅森·馬歇爾，來自 NIST。

“在 NIST，我們可以執(zhí)行這些精密測量的長期計劃，這些計劃可以推動物理學(xué)領(lǐng)域和我們對周圍世界的理解?！?/p>

作為 20 年工作的結(jié)晶，破紀(jì)錄的時鐘的設(shè)計依賴于對量子物理學(xué)，周圍的每一個微動都能夠?qū)r鐘的滴答聲打得微乎其微。

這是通過加厚構(gòu)成時鐘外殼的金剛石晶圓和內(nèi)部電極的金涂層來實現(xiàn)的，以進(jìn)一步穩(wěn)定電場推動時鐘的必要滴答作響。

對于時鐘的可靠性至關(guān)重要的是鋁與帶電鎂原子;一種“伙伴”離子，使鋁離子更容易用激光控制，為研究人員提供了準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的成功組合。

激光器來自 3.6 公里（僅 2 英里多一點）外的鄰近實驗室，該實驗室以精度和穩(wěn)定性而聞名。

總體而言，收集足夠數(shù)據(jù)所需的時間測量秒– 減少到小數(shù)點后 19 位 – 從三周縮短到一天半。

“這是一個巨大而復(fù)雜的挑戰(zhàn)，因為時鐘設(shè)計的每個部分都會影響時鐘，”說NIST 電氣工程師丹尼爾·羅德里格斯·卡斯蒂略。

這些時鐘測量時間的方式與手表不同，讓您知道何時該睡覺（或起床時間）。相反，它們充當(dāng)計時的參考點，用于校準(zhǔn)其他時鐘，用于實驗，以及探測我們周圍的宇宙。會意一秒鐘持續(xù)多長時間是物理學(xué)的一個重要基準(zhǔn)。

這有利于各種科學(xué)領(lǐng)域，從對于暗物質(zhì)測試愛因斯坦的相對論.更重要的是，研究人員認(rèn)為還有更多——通過進(jìn)一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和離子控制，可以通過這些原子鐘實現(xiàn)更高的精度。

“有了這個平臺，我們準(zhǔn)備探索新的時鐘架構(gòu)——比如擴(kuò)大時鐘離子的數(shù)量，甚至糾纏它們——進(jìn)一步提高我們的測量能力。”說物理學(xué)家 Willa Arthur-Dworschack，來自 NIST。

該研究已發(fā)表在物理評論快報.

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