下一個光學原子鐘芯片比咖啡豆還小
我們中的大多數人都認為時間自然存在,然而,對於科學技術中一些應用來說,精確到毫秒可以創造一個與眾不同的世界。這種精度就需要用到原子鐘,而美國國家標準與技術研究院(NIST)開發了一個光學原子鐘芯片比咖啡豆還小。
原子鐘利用原子在一定條件下發出的信號為一秒鐘的基礎。今天大多數原子鐘都使用銫原子的自然振動來測量微波頻率,這是目前國際上對秒定義的基礎。然而,使用振盪器的微波頻率往往需要初始校準,並隨著時間的推移產生不一致的頻率,從而導致定時誤差。相比之下,光學原子鐘可以以更高的頻率運行,可以將時間分成更小的單位,從而增加了時鐘的“質量因數”。然而目前光學原子鐘往往是大而復雜的。
美國國家標準與技術研究所(NIST)正在開發一種更小的解決方案,它通過一個芯片上的蒸氣電池來測量銣而不是銫的活性。目前正在研究銣原子作為未來頻率標準中使用的潛在替代物。NIST的光學原子鐘需要更小的空間,更少的功率,只有大約275毫瓦。該研究所預計,這種新芯片可以製造出一個與手持設備一樣大的時鐘。這可能使它非常適合在學校和大學以外的地方使用,也可能是導航系統上的定時裝置,甚至是衛星上的備用時鐘,衛星上的原子鐘幾乎不可能進行維護,而且對功耗要求也及其苛刻。