科技日?qǐng)?bào)訊 （記者常麗君）美國(guó)商務(wù)部國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）官方發(fā)布了一臺(tái)新的原子鐘，名為NIST-F2，并以此作為新的美國(guó)城市時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)。NIST-F2在今后大約3億年里既不會(huì)增加1秒，也不會(huì)減少1秒，精確性約是NIST-F1的3倍。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)4月4日（北京時(shí)間）報(bào)道，NIST科學(xué)家最近向位于法國(guó)巴黎的國(guó)際計(jì)量局（BIPM）報(bào)告了第一份NIST-F2的官方運(yùn)行數(shù)據(jù)。BIPM負(fù)責(zé)核對(duì)全世界的原子鐘以生成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間——世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)（UTC），根據(jù)BIPM數(shù)據(jù)，NIST-F2是目前世界上最精確的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

NIST-F1和NIST-F2這兩臺(tái)鐘都用一種銫原子“噴泉”來(lái)確定1秒的精確時(shí)長(zhǎng)。它們都能檢測(cè)銫原子中的一種特殊躍遷頻率：每秒振動(dòng)9192631770次，以此確定時(shí)間國(guó)際單位“秒”的時(shí)長(zhǎng)。二者的關(guān)鍵不同是，F(xiàn)1是在近室溫（約27℃）運(yùn)作，而F2的原子密閉在更冷環(huán)境（-193℃）中。這種寒冷環(huán)境極大降低了背景輻射，由此也減少了某些極微小的測(cè)量誤差。從技術(shù)上講，F(xiàn)1和F2都是頻率標(biāo)準(zhǔn)，這意味著它們能檢測(cè)國(guó)際單位秒的時(shí)長(zhǎng)，并校準(zhǔn)其他鐘表。

許多日常技術(shù)，如手機(jī)、全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星接收器、電力網(wǎng)絡(luò)等都要依靠高精度的原子鐘。從歷史角度看，改進(jìn)計(jì)時(shí)能從長(zhǎng)遠(yuǎn)改進(jìn)技術(shù)與創(chuàng)新。NIST物理學(xué)家、NIST-F2主要設(shè)計(jì)師斯蒂芬·杰夫茨說(shuō)：“在過(guò)去建造原子鐘的60年里，我們了解到，每次我們?cè)斐龈玫溺姡蜁?huì)有人為它想到不曾預(yù)見的用途。”

銫原子鐘開始計(jì)時(shí)的官方數(shù)據(jù)可追溯到1967年，當(dāng)時(shí)定義秒時(shí)長(zhǎng)的依據(jù)是銫原子振動(dòng)。自那時(shí)起，銫原子鐘已有極大改進(jìn)。但銫原子鐘是在微波頻率運(yùn)作，由于頻率較低，正在逼近其測(cè)量的底線。將來(lái)可能造出更高頻率的原子鐘，在可見光或接近可見光范圍，這些光學(xué)原子鐘能將時(shí)間分成更小單位，使時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)比今天的銫原子標(biāo)準(zhǔn)精確百倍。

這種超級(jí)昂貴的時(shí)鐘，既沒有指針也沒有齒輪，運(yùn)作它的是激光束、鏡子和銫原子氣。而所謂“噴泉鐘”實(shí)際上是描述它工作起來(lái)銫原子升升降降的樣子。我們都知道現(xiàn)在國(guó)際時(shí)間和頻率轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)就是銫原子鐘，但它也用來(lái)控制電視廣播和全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星的訊號(hào)，甚至對(duì)國(guó)防安全都蔚為重要。(科技日?qǐng)?bào))