由美国国家标准与技术研究所(NIST)领导的一个研究小组通过空气和光纤链路比较了世界上领先的三个原子钟，它们的精度都达到了纪录。这是对未来重新定义国际时间单位“秒”的重大进展。
据3月25日出版的《自然》杂志报道，杏2注册nist领导的这项工作是第一次比较三个基于不同原子的时钟，也是第一次将最先进的原子钟在空中的不同位置连接起来。这些原子钟的比较让科学界离重新定义“秒”的指导方针又近了一步。
NIST的物理学家David Hume说:“这些比较真正定义了基于光纤和自由空间测量的技术水平——它们都比迄今为止使用不同原子进行的时钟比较精确10倍。”
新的测量方法具有挑战性，因为这三种类型的原子以截然不同的频率“滴答”，因为所有的网络组件都必须以极高的精度运行，因为无线连接需要尖端的激光技术和设计。
这项研究比较了位于NIST博尔德不同实验室的铝离子时钟和镱晶格时钟，以及位于1.5公里外JILA的锶晶格时钟，JILA是NIST和科罗拉多博尔德大学的联合研究所。该团队的测量非常精确，光纤和无线链路的不确定度在1018中只有6到8个部分——也就是说，误差从来没有超过0.000000000000000008。
NIST的研究人员此前描述了他们是如何通过空中链路在两个时钟之间传输时间信号的，这两个时钟分别是ytterbium和JILA锶时钟，他们发现这个过程的工作效率与基于光纤的方法一样好，比传统的无线传输方案精确1000倍。这项工作显示了最好的原子钟是如何在地球上的远程站点之间同步的，并且随着时间信号在更远的距离上传输，甚至在宇宙飞船之间。
空气连接的关键是光学频率梳的使用，它可以精确地比较不同的频率。NIST的研究人员开发了双向传输方法，即使在大气湍流和实验室振动的条件下，也可以在空中精确地比较光学时钟。基于梳状结构的信号传输技术之前已经被证明，但最新的研究是第一次比较最先进的原子钟。
自1967年以来，铯原子在微波频率下跳动就被定义为第二能级。在新的比较中使用的原子钟以更高的光频率滴答作响，这种光频率将时间分成更小的单位，从而提供更高的精度。比较对于国际社会选择一个或多个原子作为下次的标准至关重要。
NIST在《自然》杂志上报道的新结果也创下了其他重要记录。频率是科学中测量得最精确的单一数量。NIST团队测量了频率比，即三对(镱-锶，镱-铝，铝-锶)中原子频率之间的定量关系。这是迄今为止对自然常数进行的三个最精确的测量结果。频率比被认为是常数，并在一些国际标准和基础物理理论测试中使用。
频率比作为评价光学原子钟的一个重要指标具有很大的优势。直接测量光学时钟频率通常以赫兹为单位，受到目前国际标准铯微波时钟的精度限制。频率比克服了这个限制，因为它们没有以任何单位表示。
频率比通常是通过光纤网络远距离测量的，杏耀yl注册光纤网络数量少，距离远，或者在某些情况下通过卫星链路传输微波数据，而卫星链路往往不稳定。
第二种方法的重新定义指南建议在不确定度接近最佳光学时钟性能时演示和验证多频比测量。在新的研究中，所有三种类型的时钟都提供了卓越的性能，并有望进一步改进。例如，NIST的镱原子钟代表了原子的固有频率(这个值被称为系统不确定性)，误差可能在1018年的1.4分之一以内——大约是10亿分之一。
NIST的新频率比测量，
杏耀娱乐防劫持教学，虽然是创纪录的，但还不是很好。但是研究团队正在致力于提高测量稳定性和时钟性能，Hume说。
除了在下一代国际标准中扮演的角色外，光学原子钟还可以作为新物理的敏感探测器，比如被认为构成宇宙中大部分物质的“暗物质”。光学钟的技术应用包括改进计时和导航系统以及测量地球引力形状(大地测量学)。
