精确计时需要时间和激光

随着技术的进步，我们更精确地描述时间流逝的能力也在不断提高。自 1967 年问世以来，原子钟一直是精确计时的标准载体，其铯-33 原子的振荡可作为单个“秒”的参考点。但正如本月早些时候发表在《自然》杂志上的一篇新论文提醒我们的那样，原子钟从字面上和比喻上来说都已经过时了。

根据该刊昨天的报道，中国科学技术大学合肥分校的一组研究人员最近利用精确的激光脉冲同步了相距 113 公里（约 70.2 英里）的光学时钟，这比之前的记录大约远了七倍。这一里程碑代表着计量学家（研究测量的科学家）在本世纪末“重新定义”秒的重大进步。一旦成功，他们的研究可能比使用现有原子钟读数的研究准确 100 倍。

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与原子钟的铯微波不同，光学时钟依靠锶和镱等高频元素的运动来测量时间。为了测量这一点，计量学家需要传输和比较不同大陆的时钟读数，但由于需要卫星来完成这项工作，因此需要解决大气的遮蔽效应，以确保尽可能准确的测量。这些使用激光的最新进展为绕过这些障碍迈出了重要一步。

除了获得更精确的秒数之外，光学时钟还有许多潜在的好处。据《自然》杂志报道，研究人员将能够更准确地测试广义相对论，该理论指出，在引力较大的地区，即海拔较低的地区，时间过得更慢。光学时钟的滴答声“甚至可以揭示由物质运动引起的引力场的细微变化——例如，通过移动板块，”文章解释道。

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在研究人员能够自信地重启第二颗卫星之前，他们还有许多工作要做。特别是，向轨道卫星发送信号（虽然距离与中国团队刚刚完成的大致相同）必须考虑其他因素，尤其是它们的轨道速度。为此，计量学家将转向他们在另一个领域的最新进展——量子通信卫星。