2007年2月27日上午10點，黨中央國務(wù)院召開的國家科學技術(shù)獎勵大會在人民大會堂舉行，黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人出席了大會，國務(wù)院總理溫家寶發(fā)表了重要講話。這次大會獎勵共計329項。中國計量科學研究院研究建立的激光冷卻-銫原子噴泉時間頻率基準裝置榮獲國家科技進步一等獎。
時間單位秒(s)是國際計量單位制(SI)規(guī)定的七個基本物理量中最重要的一個。
1967年國際計量大會通過決議, 將秒的定義從天文秒改為基于銫原子躍遷的原子秒。從此, 實驗室型銫原子鐘提供復(fù)現(xiàn)秒定義的手段, 成為時間頻率計量的基準裝置。
由于時間頻率基準關(guān)系國家核心利益, 自1967年定義原子秒以來, 美國、法國、德國等發(fā)達國家計量機構(gòu)持續(xù)不斷地投入人力物力財力研制實驗室型銫原子鐘作為國家時間頻率基準復(fù)現(xiàn)秒定義。
銫原子噴泉時間頻率基準裝置的研究是我院承擔的國家科技部重大科研課題。該項目1996年在國家自然基金委立項，1999年得到國家科技部的進一步支持，2001年28位院士到院參觀，給予了關(guān)注，國家加大了投資的力度，經(jīng)過科技人員的刻苦攻關(guān)，終于獨立自主研制出了我國的新一代時間頻率基準—NIM4激光冷卻-銫原子噴泉時間頻率基準裝置（簡稱銫原子噴泉鐘）。銫原子噴泉鐘復(fù)現(xiàn)秒定義，是時間頻率計量體系的溯源源頭。建立獨立自主的時間頻率計量體系事關(guān)國家基礎(chǔ)科學、國民經(jīng)濟、國防建設(shè)的核心利益。
銫原子噴泉鐘以周期循環(huán)方式工作。在一個工作周期, 利用六束激光俘獲并冷卻銫原子, 利用激光推動冷原子云上拋, 繼而在重力作用下回落, 形成原子噴泉; 銫原子云在上拋回落過程中兩次與微波作用, 發(fā)生秒定義鐘躍遷, 繼續(xù)下落與探測激光作用產(chǎn)生熒光; 攜帶微波頻率誤差信息的熒光信號被探測器接收, 經(jīng)計算機處理, 伺服微波頻率, 完成一個噴泉測量周期。如此周而復(fù)始, 將頻率源的頻率伺服控制到銫原子的秒定義躍遷頻率, 產(chǎn)生標準頻率。由于應(yīng)用激光冷卻-原子噴泉技術(shù)，減小了傳統(tǒng)銫束原子頻標中幾項主要誤差，使銫原子噴泉鐘頻率穩(wěn)定性，復(fù)現(xiàn)性和不確定度得到顯著改善。
NIM4銫噴泉鐘2003年通過鑒定, 達到技術(shù)指標:
- 運行率95%;
- 頻率穩(wěn)定性8×10-13/t1/2, 頻率復(fù)現(xiàn)性5×10-15;
- 不確定度8.5×10-15。
2004年NIM4銫噴泉鐘批準為國家時間頻率基準運行。
激光冷卻-銫原子噴泉時間頻率基準裝置創(chuàng)造性地解決了技術(shù)上的一系列問題，具有我國的創(chuàng)新和特色。它集中了當代原子物理、波譜、激光-光學、高真空、電子學、計算機和計量學等一系列前沿的科學成果和工藝技術(shù)，代表了時間頻率計量科學的最高水平。NIM4激光冷卻-銫原子噴泉鐘研制成功，表明中國時間頻率基準研究進入世界先進行列，標志著中國成為國際少數(shù)具有獨立完整時間頻率計量體系的國家之一。
NIM4銫原子噴泉鐘建立中國時間頻率計量的源頭，使我國時間頻率基準研究重新進入國際先進行列。NIM4銫原子噴泉鐘平時校準守時鐘, 提高NIM原子時TA(NIM)在國際原子時協(xié)作中的權(quán)重; 一旦非常時期GPS關(guān)閉,NIM4銫原子噴泉鐘可獨立校準TA(NIM),保障中國時間頻率體系準確完整運行, 為中國經(jīng)濟和國防服務(wù)，這將具有重大的社會效益和經(jīng)濟效益。
銫原子噴泉鐘的研制是國家基礎(chǔ)研究方面的重大課題，成果的取得有著深遠意義，它對國家的安全起著重大作用。總結(jié)銫原子噴泉鐘的基礎(chǔ)上積累經(jīng)驗，為NIM5銫噴泉鐘的順利完成奠定基礎(chǔ)。
激光冷卻-銫原子噴泉時間頻率基準裝置研制成功的消息，在中央電視臺新聞聯(lián)播重要時段、北京電視臺以及人民日報、科技日報等多家媒體得到了廣泛的報導(dǎo)宣傳。 |
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