澳科學(xué)家研制原子鐘測量宇宙基本常數(shù)

　　西澳大利亞大學(xué)副教授約翰-邁克菲倫。邁克菲倫領(lǐng)導(dǎo)的研究小組正在與時間賽跑，研制精確度達到世界領(lǐng)先水平的原子鐘。他們的原子鐘將用于一項實驗，測量宇宙的一個基本常數(shù)。邁克菲倫等人的原子鐘采用稀土元素鐿的原子制造

　　新浪科技訊北京時間10月16日消息，據(jù)澳大利亞廣播公司(ABC)15日報道，西澳大利亞大學(xué)副教授約翰-邁克菲倫領(lǐng)導(dǎo)的研究小組正在與時間賽跑，研制精確度達到世界領(lǐng)先水平的原子鐘。他們的原子鐘將用于一項實驗，測量宇宙的一個基本常數(shù)。邁克菲倫等人研制的原子鐘采用稀土元素鐿的原子制造。他說：“與其將它們看成鐘表，我更喜歡將它們視為人類的終極精度機器。”

　　與采用微波的標(biāo)準(zhǔn)原子鐘不同，鐿原子鐘將在更高的光頻段下運轉(zhuǎn)，將時間分割成大約10萬份，用以獲得更高的精確度。邁克菲倫說：“為了制造這種原子鐘，我們需要使用激光器、光學(xué)裝置、電子裝置、不銹鋼和超高真空系統(tǒng)，用于隔離鐿原子。每一個激光系統(tǒng)幾乎都能讓人寫一篇博士或者碩士論文。”

　　激光系統(tǒng)負(fù)責(zé)冷卻和減緩鐿原子的速度，同時在磁場的配合下將它們捕獲到一個柵格中。柵格內(nèi)，它們會遭到擁有特定頻率的超純凈高穩(wěn)定黃色激光的轟擊。激光轟擊導(dǎo)致原子中的電子擁有更高的能量態(tài)。邁克菲倫表示：“這種黃色激光最接近于純正弦波。想象一下將你聽到的音符的清晰度放大10億倍，這就是純正弦波需要做的事情。”

　　完成之后，這將是澳大利亞唯一的冷原子光學(xué)鐘，同時也是國際太空原子鐘組合系統(tǒng)中唯一一個來自南半球的原子鐘。太空原子鐘組合系統(tǒng)將于2016年發(fā)射升空，進入國際空間站，幫助確定物理學(xué)中的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)是否在任何地區(qū)都保持不變。精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)用于表示原子核束縛用于束縛電子的電磁力。3年時間里，原子鐘的頻率比經(jīng)過比較后可用于評估精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)是否發(fā)生變化。

　　邁克菲倫表示：“天文觀測結(jié)果顯示精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)在宇宙數(shù)十億年的變遷中發(fā)生變化。精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)可能在不同方向存在差異。科學(xué)家研制原子鐘的作用就是要看一看能否探測到這種變化。”除了驗證物理學(xué)定律等研究目的外，原子鐘還可以用于定義時間。邁克菲倫說：“我們當(dāng)前的時間單位秒立基于銫的能級之間躍遷，每秒9192631770個周期。”世界各地的科學(xué)家研制鐿、鋁、汞和鍶原子鐘，以確定哪一種原子鐘組合最適于在未來定義秒的標(biāo)準(zhǔn)。