【儀表網(wǎng) 行業(yè)上下游】2015年7月1日，也就是今天，發(fā)生了一件大事，在今天07:59:59之后，下一秒并不是08：00：00，而是變成了07:59:60,在天文學(xué)上，稱這多出來(lái)的一秒叫“閏秒”，其出現(xiàn)是為了調(diào)整“世界時(shí)”與“原子時(shí)”之間的細(xì)微差異而設(shè)置的。
我們知道原子時(shí)鐘的“滴答”來(lái)自于原子的轉(zhuǎn)變，在當(dāng)前的原子鐘中，銫原子是在微波頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變的，而光學(xué)轉(zhuǎn)變發(fā)生在比微波轉(zhuǎn)變高得多的頻率范圍，因此它能夠提供一個(gè)更精細(xì)的時(shí)間尺度，也就可以更地計(jì)時(shí)。這種新研制出來(lái)的全光學(xué)原子時(shí)鐘的指針在1秒鐘內(nèi)走動(dòng)時(shí)發(fā)出的“滴嗒”聲為一千的五次方(在1后加15個(gè)零所得的數(shù))，是現(xiàn)在的時(shí)鐘――微波銫原子鐘的十萬(wàn)倍。所以，用它來(lái)測(cè)量時(shí)間將更得多。
所有時(shí)鐘的構(gòu)造都包括兩大部分：即能夠按照固定周期走動(dòng)的裝置，如鐘擺；還有一些計(jì)算、累加和顯示時(shí)間流失的裝置，如驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘指針的齒輪。在大約50年前研制出的原子鐘增加了第三部分，即以特定的頻率對(duì)光和電磁輻射作出反應(yīng)的原子，這些原子用來(lái)控制“鐘擺”。目前的原子鐘，就是利用100萬(wàn)個(gè)液態(tài)金屬銫原子對(duì)微波輻射做出反應(yīng)來(lái)控制時(shí)鐘指針的走動(dòng)。這樣的時(shí)鐘指針每秒鐘大約走動(dòng)100億次，時(shí)鐘指針走動(dòng)得越快，時(shí)鐘計(jì)算的時(shí)間也就越。但是銫原子鐘使用的高速電子學(xué)技術(shù)并不能計(jì)算更多的時(shí)鐘指針走動(dòng)次數(shù)。因而，美國(guó)科學(xué)家在研究新型的全光學(xué)原子鐘時(shí)使用的不是銫原子，而是單個(gè)冷卻的液態(tài)汞離子（即失去一個(gè)電子的汞原子），并把它與功能相當(dāng)于鐘擺的飛秒（一千萬(wàn)億分之一秒）激光振蕩器相連，時(shí)鐘內(nèi)部配備了光纖，光纖可將光學(xué)頻率分解成計(jì)數(shù)器可以記錄的微波頻率脈沖。協(xié)調(diào)世界時(shí)是由計(jì)量局(BIPM)主導(dǎo)世界各國(guó)原子時(shí)合作的產(chǎn)物，它產(chǎn)生的其中一個(gè)重要步驟，就是利用包括中國(guó)計(jì)量院在內(nèi)的8個(gè)國(guó)家計(jì)量院所保存的“世界準(zhǔn)”的銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘進(jìn)行校準(zhǔn),產(chǎn)生原子時(shí)(TAI)。
中國(guó)的國(guó)家秒長(zhǎng)基準(zhǔn)裝置是中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制的NIM5銫噴泉鐘，它與原子時(shí)標(biāo)UTC(NIM)共同作為我國(guó)的時(shí)間頻率基準(zhǔn)，是我國(guó)時(shí)間頻率計(jì)量體系的源頭，其基本作用就是保持時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行，產(chǎn)生和保持高度準(zhǔn)確和穩(wěn)定的國(guó)家統(tǒng)一使用的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間——北京時(shí)間。
可以說(shuō)，中國(guó)計(jì)量院的NIM5銫原子噴泉國(guó)家秒長(zhǎng)基準(zhǔn)和國(guó)家時(shí)標(biāo)基準(zhǔn)，不但為協(xié)調(diào)時(shí)世界時(shí)貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)，擁有話語(yǔ)權(quán),而且通過(guò)參與對(duì)其校準(zhǔn)而具有了表決權(quán)！
據(jù)了解，正在研制的NIM6預(yù)計(jì)2017年完成，屆時(shí)準(zhǔn)確度會(huì)達(dá)到6000萬(wàn)年不差一秒。
更準(zhǔn)確地測(cè)量時(shí)間頻率，是時(shí)間頻率研究的永恒主題。據(jù)悉，現(xiàn)行的秒定義在微波頻段，而光學(xué)頻率比微波高10000倍，工作在光學(xué)頻率的光鐘比微波銫噴泉鐘有更好的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度潛力。主要發(fā)達(dá)國(guó)家正在研制各種基于不同原理的光鐘，準(zhǔn)備在2019年討論修改秒定。
