日本打造最精准原子钟 可探测地球引力变化

2011-4-07 10:43 来源: 新浪科技
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  北京时间4月7日消息,日本专家组成的一个研究小组研制出迄今为止制造的精准度最高的原子钟。这台光晶格钟灵敏度极高,能够探测到地球引力发生的变化,允许科学家测量时间的精度达到令人吃惊的17位数。此外,它也可用于大幅改进GPS跟踪系统,探测最小10厘米的高度差。

  日本研究小组表示,这是朝着研制人类历史上最为精确的测量装置迈出的重要一步。原子钟用于设定国际原子时间或者协调世界时,二者与我们绝大多数人使用的格林尼治标准时间存在差异,但更为精确。随着时间的流逝,即使原子钟也会失去精确性,必须进行调整以修订微小误差。精确性降低与所谓的“迪克效应”有关,也就是原子钟的激光器产生的不必要的噪音。日本研究人员研制的光晶格钟避免了这个问题,同时更为稳定,无需经常调整。

  这台新原子钟由东京大学的英敏香取教授以及他的团队在澳大利亚新南威尔士大学维克多·弗拉姆鲍姆教授的帮助下研制。弗拉姆鲍姆表示,光晶格钟就像是一个放在草皮上,里面装有原子的蛋格。“离子时钟通常只有一个原子,你必须等待很长时间,才能达到所希望的精确度。新发明的原子钟可以操纵数千个原子,能够更快获得结果。”

  除了更为精确外,这台光晶格钟也可用于寻找地下矿物和碳氢化合物。GPS依靠令人难以置信的精确计时,精确度更高的GPS自然能够发挥更大作用。GPS追踪器通过与卫星保持通讯工作,卫星负责报告位置和时间。追踪器内的电脑将自己的时间与卫星报告的时间相比较,利用差值计算它们的方位。光以每秒18.6万英里(约合每秒30万公里)的速度穿行,如果卫星时间落后于GPS接收器的时间千分之一秒,接收器便可计算出它与卫星之间的距离为186英里(约合300公里)。

  弗拉姆鲍姆说:“我们在测量原子钟频率时的精确度可达到17位数。它的精确度高得惊人,甚至能够探测到地球引力势的差异。在引力场,时间走得更慢,时钟的快慢取决于物体引力势的强弱。”他指出,日本研究人员研制的原子钟也可用于石油勘探。“由于石油是低密度液体,所以石油的引力势低于附近岩石。借助于这种原子钟,你可以勘探矿物,应用于包括汽车、飞机和太空飞船在内所有平台的全球定位系统,进行实时相对大地测量。”