重新定义

中国科技网讯 据英国《自然》杂志网站7月9日报道，法国巴黎天文台吉勒莫·洛德韦克和同事最近证明，两台先进的光晶格钟（OLC）的运行步调几乎完全一致，精确度最少可达1.5×10-16。如果想用OLC重新定义秒的话，这种一致性测试必不可少，因此，这一最新研究有望让科学家们重新定义秒。 1967年，秒被定义为当一个铯原子在两个特定的能级间跃迁时所辐射或吸收的微波辐射振荡9192631770次所持续的时间，这一定义保持至今。 目前，测量这一频率最精确的方式是铯原子钟，铯原子钟又被人们形象地称作“喷泉钟”，因为其工作过程是铯原子像喷泉一样的“升降”，这一运动使得频率的计算更加精确。 铯原子喷泉钟的精确度大约为3×10-16，这意味着在1亿年时间里，其误差不超过1秒。但科学家们表示，某些新式的原子钟可以做得更好，对被电磁场捕获的单个离子化的原子辐射进行监测可以让精确度达到10-17。 大约10年前，科学家们首次展示了光晶格原子钟，尽管其精度无法打败捕获离子钟，但可以同铯原子钟相媲美，而且，很多科学家基于两个理由认为，这种钟可能会精度更高。首先，与捕获离子钟一样，这种光晶格钟也测量频率为微波数万倍的可见光的频率。第二，它们测量数千个被捕获进一个光晶格内原子的平均辐射频率而不是只测量一个原子的辐射频率，因此，精度更高。 然而，科学家们必须证明，这种原子钟的运行步调要能准确无误地与另一个同样的原子钟保持一致，这正是洛德韦克和同事在最新实验中已经证明的。他们也证明，两个原子钟几乎同步，精度至少为1.5×10-16，而且，这种锶光晶格钟（每个光晶格约有1万个锶87原子）与巴黎天文台的三台铯原子钟步调一致。 更好的原子钟有望成为基础科学的福音。例如，物理学家们能使用这样的原子钟对自然界某些基本而持续的变化进行调查，以确定其是否像理论所预测的那样。（刘霞） 《科技日报》（2013-7-11 二版）

“1米”到底是多长？这个看似简单的问题，真要回答清楚并不容易。它的背后藏着计量科学的一次次进步。　　第十届全球绝对重力仪国际比对现场　　1960年之前，“1米”被定义为地球一周的四千万分之一，位于法国巴黎的国际计量局里一根“稳定”的金属铸成的“米”的基准原器就是全世界最准的“1米”。1960年，“米”被定义为质子数为86的氪原子能级跃迁时辐射波长的倍数。1983年，“1米”再次被重新定义为“光在真空中3亿分之一秒所走的距离”。一次次的变化，目的只有一个，让这个长度单位越来越准。　　近日，中国计量科学研究院科技管理部副主任戴新华告诉记者，2018年，7个基本计量单位将全面实现国际单位制的重新定义。又一次的变化意味着什么？　　生活中无处不在的计量　　说起来陌生的“计量”其实离我们并不远。描述和量化大千世界、芸芸众生都是由包括时间的秒、长度的米、重量的千克、电流的安培等7个基本计量单位来完成的。过去他们都以实物的形式进行定义，比如前面说到的“米”，都是靠实物的基准原器来校准，这种方式自计量单位诞生之日起一直延续到了1967年，原子时的诞生开启了计量量子化的全新时代。　　如今的时间校准可以被植入芯片，让你通过网络在世界任何角落获取最准确的时间。或许有一天，不仅仅时间，包括长度、电流、温度等等，各个我们日常生产生活中所必须准确的量值，都可以通过互联网来进行校准，实现无处不在的最佳测量，让人们认识自然、利用自然的能力得到飞跃。“2018年国际计量单位制重新定义将给这种变化提供可能。”戴新华说。　　“时间”最早迈进量子时代　　据了解，作为国际计量单位制的基础、核心和关键，时间频率基准率先完成量子化变革，1967年10月13日，第13届国际计量大会通过决议，采用基于原子跃迁的“原子秒”取代“天文秒”进行秒的定义，这标志着国际单位制计量从实物时代向量子时代的迈进。　　原子时诞生50年来，不仅时间频率的测量准确度跃升1000万倍，成为目前测得最准的物理量，还直接支撑了卫星导航定位产业的发展。正是基于时间定义的量子化变革，实现了卫星导航定位，其精度更是达到了厘米级别，成就了数万亿美元的卫星导航定位产品与服务市场。　　为国际计量标准贡献“中国力量”　　“截至目前，我们获得国际互认的校准与测量能力(CMC)达1517项，排名位居亚洲第一、世界第四。”说起我国计量科学的研究水平，戴新华很骄傲，这些年我国计量研究总体科研实力逐渐由“跟跑”转向“并跑”，部分成果在国际上处于领先地位。　　在一些重要单位的测量中，我国自主研制的装置、方法，越来越多的受到国际认可，为国际计量标准的进步贡献着“中国力量”。例如，温度单位的重新定义，起决定作用的是玻尔兹曼常数的准确定值，我国研发了两种独立方法，测量值均获最佳结果，并被codata数据库收录；元素周期表63种多同位素元素中已有10种元素的同位素组成和原子量国际标准值采用了我国的测量结果，标志着我国同位素测量水平已处于国际领先行列；时间频率测量方面，我国自主研制的NIM5喷泉钟成为国际计量局认可的基准钟之一，与法、美、德、英、意、俄6国一起，参与驾驭国际原子时；自主研制的高灵敏度质谱仪，通过[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]离子富集精密操控技术的突破创新，灵敏度提高1000倍；自主研制的绝对重力仪，测量灵敏度可达0.1微伽，测量能力处于世界前列，并成功主导了第十届全球绝对重力仪的国际比对。

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