光鐘
發布時間：2013-11-21 18:10:50 點擊瀏覽：次
時間和授時系統是人類文明發展中的一個重要組成部分, 很難想象如果沒有了鐘、手表或者手機來告訴我們時間，我們的生活將會怎樣? 在現行的國際單位制（SI）的7個基本單位中，時間的定義和測量是最早的，也是目前測量精度最高的。
一個物理量的測量準確度最終取決于其測量標準的準確度。時間頻率利用量子頻標作為測量標準，而量子頻標則是利用原子不同能級之間躍遷所發射或吸收的電磁波頻率來作為標準，由于微觀量子態的躍遷具有穩定不變的周期，從而使得時間頻率具有較高的準確度與穩定度。量子頻標或者叫原子鐘，是當代第一個基于微觀量子力學原理做成的計量標準。
自1955年世界上第一臺原子鐘誕生以來，其準確度和穩定度不斷提高。用于量子頻標的理想粒子, 應該是完全孤立的、不受外界干擾的、在自由空間靜止的粒子，但由于原子熱運動及相互間的作用引起的譜線增寬，若想獲得更準確的時鐘，必須使用光學頻率標準。光鐘，是以原子分子在光學波段的躍遷頻率(10-14～10-15Hz) 為標準的頻率標準，把參考頻率從微波頻率上升到光學頻率，可以把時間分割的精細度提高105。目前，美國NIST已經研制成功 光鐘，17億年不差1s, 折合準確度約為1.865×10-18。
時間精確測量與國防、科技、民生等方面息息相關。將長度、溫度、電壓等物理量轉換成頻率量，即時間的倒數來進行測量，這樣就可以提高其它物理量的精確度。理論上所有物理量都能通過時間頻率來進行測量，所有計量單位都可以通過時間頻率來定義和導出，從而使所有物理量都統一于時間頻率，這會大大提高各種物理量的測量精確度。由于時間頻率基準具有最高的準確度，對基準影響因素的研究往往涉及物理學的前沿，因為測量精度的細微提高，常預示著新的物理發現，能推動整個物理學的前進，物理學史上有11個諾貝爾物理學獎都與建立時間頻率標準有關。時間頻率信號涉及國家安全命脈，可以利用局部停播、偽造誤碼和加載噪聲等手段迷惑與打擊敵人，實現戰略和戰術目標，還可以通過發播不同信息碼以限制民用用戶得到高精度的時間頻率信號。因此，精密的時間信號的使用絕不止是一般的計量問題，而是密切關系到國家機密、國防事務等方面。
從全球定位系統（GPS）到國際守時標準，以量子技術為基礎的光鐘對時間頻率的測量能力目前已初現端倪, 至于其未來的全部應用也許目前我們還無法全部預計。但是科學的發展一再表明時間頻率測量精度每提高一個量級, 人們對世界的認識就深入一步。光鐘作為最新、最有力的時間頻率科學研究平臺，將更好地推動基礎科學的研究和發展。
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