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        一秒的時間有多長?原子鐘給出超級精準的結

        放大字體  縮小字體 發布日期:2021-08-30 16:38:52    作者:企資小編    瀏覽次數:77
        導讀

        一秒有多長?確切地說,究竟什么是一秒?自從第一個落地式大擺鐘在17世紀中葉開始一秒一秒走動以來,人們就一直在對這個問題進行解釋。簡單地說,1秒是1/60分鐘,即1/3600小時。不過,這么回答又會引發其他問題。畢

        一秒有多長?

        確切地說,究竟什么是一秒?自從第一個落地式大擺鐘在17世紀中葉開始一秒一秒走動以來,人們就一直在對這個問題進行解釋。

        簡單地說,1秒是1/60分鐘,即1/3600小時。不過,這么回答又會引發其他問題。畢竟,接著還要解釋什么是小時。這個問題的答案與古代文明的最佳計時方式有關_地球在宇宙中的運動。地球自轉一圈的時間,以及她繞太陽轉一圈的時間,是相當穩定的。在人類歷史的大部分時間里,這足以作為標記時間流逝的方式。天、小時、分鐘都只是從地球運動衍生而來。

        然而,到了今天,當計算機以每秒40億次的速度執行運算時,我們需要一個更好的時間測量方法。無論是地球的自轉還是公轉,都會隨著時間流逝而發生輕微改變。就比如說,地球的自轉略有放緩。因此,根據地球自轉測量一秒的長度就意味著一秒的持續時間會逐漸變長。

        人們最初以行星的運動來進行計時

        因此,為了確定一個真正永久性的時間測量標準,科學家在20世紀50年代設計了一個更好的時鐘,不是以地球運動為基礎,而是以原子的運動為基準,因為原子振動極其穩定。今天,一秒被定義為銫-133(銫與鈉為同一主族元素)原子基態的兩個超精細能級之間躍遷對應輻射9,192,631,770個周期的時間。

        當用激光照射時,銫原子最外層的單個電子會在兩個狀態之間來回循環,即所謂的超精細躍遷,這個速率是恒定的。雖然其他元素也有這樣的性質,但銫只有一種穩定的同位素,因此她更容易提純。此外,相比起其他原子,銫的超精細躍遷足夠大,速度足夠快,所以表示時間更為精確。

        當然,用銫原子定義的一秒并沒有與原來的一秒有著很大的不同。一秒的長度還是一樣的,但現在,她將永遠保持不變。目前的銫原子鐘非常精確,她們在2000萬年的時間里誤差只有一秒鐘。

        銫原子鐘

        但這對科學家來說還不夠。雖然原子時鐘在校準計算機、GPS系統等方面都起到重要的作用,但為了獲得更快的處理器和更好的定位系統,我們還需要更好的計時系統。在2016年,德國科學家提出了一種更好的原子鐘,她基于鍶元素,使用可見光而不是微波輻射進行校準。鍶的周期比銫快得多,躍遷頻率更高,這樣做出來的原子時鐘就更加精確。據估計,鍶原子鐘在3億年的時間里誤差只有一秒鐘。

        不過,鍶原子鐘還在研發之中,銫原子鐘至今仍是最終選擇的計時器。當你在調整手表,或者手機自動更新內置時鐘之時,都有那么一個銫原子,與她的過去、現在以及未來完美地產生共振。

         
        (文/企資小編)
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