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寻找时间的源头
2010-12-26 18:27  
 一秒钟到底有多长

  当今社会,谁能离开准确的时间呢?

  日常生活中,时间精确到分就够了。国民经济、科学研究和国防建设等部门要求时间精确到千分之一秒,百万分之一秒,甚至十亿分之一秒。如果没有统一的时间基准,社会将一片混乱……

  1小时等于60分钟,1分钟等于60秒。那么“秒”又是什么概念呢?在了解NIM5铯原子喷泉钟之前,我们先来认识一下秒。

  时间单位秒(s)是国际计量单位制(SI)的7个基本物理量中准确度最高、最重要的一个。1967年,第十三届国际计量大会(CGDM)为 “秒”下了新定义:改天文秒为原子秒,即“秒是铯133原子基态两个超精细能级之间跃迁对应辐射的9192631770个周期所持续的时间。”从此,实验室型铯原子钟复现秒定义,成为时间频率计量的基准装置。

  铯原子钟是一个国家独立时间频率体系的源头

  “作为目前最准确的基本物理量,时间频率的准确度已经进入10-15量级。”李天初研究员告诉科技日报记者,“许多其他物理量,例如长度的米、电学的电压都可由时间频率导出。”

  实验室型铯原子钟作为复现秒定义的手段,成为时间频率的计量基准装置,是一个国家独立时间频率体系的源头。我们日常用到的各种各样的钟表,电视台的时间信号,无线电通信或者卫星、导弹的发射所运用的时间最终都要溯源到这个基准装置。

  由于涉及国家核心利益,几十年来发达国家在研制实验室型铯原子钟上都投入巨大。1997年,中国计量院开始激光冷却—铯原子喷泉钟第一阶段的研制工作。2003年,“NIM4 激光冷却—铯原子喷泉时间频率基准”通过鉴定,频率不确度达到8.5×10-15(相当于350万年不差一秒);2004年,NIM4铯喷泉钟被批准作为国家时间频率基准运行,2005年,改进后的NIM4铯喷泉钟频率不确定度达到3×10-15(相当于 600万年不差一秒)。而NIM5铯原子喷泉钟的研制成功为建设我国独立、完整和更准确的时间频率体系奠定了技术基础。

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