新加坡国立大学科研团队利用稀土金属镥研发出目前世界精度最高的原子钟,其约2600亿年才会慢一秒,计时精度达到此前钙离子原子钟的4倍。相关研究成果近期发表于《自然》期刊。

光学原子钟依靠离子吸收、释放光辐射时的可见光频率计时。研究团队利用镥离子电子跃迁的固有稳定特性,将激光锁定在对应跃迁频率,以激光振荡作为计时基准。项目组搭建两台镥时钟开展互相比对,二者计时信号可匹配至小数点后第19位,完成了迄今精度最高的时钟比对验证。

在材料性能上,镥对温度、磁场扰动的抗干扰能力优于镱、锶等传统原子钟材料,设备可在室温条件下依托商用激光运行。

高精度原子钟在卫星导航、暗物质探测等领域具备重要应用价值,还可用于高精度测绘地球引力场变化。该成果有望推动国际单位制中“秒”的重新定义。现行“秒”自1967年起依靠微波频率定义,计量学界计划2030年后改用振荡更快的光学时钟更新标准。

文、视频|记者 李钢

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