近日,中国科学院精密测量院囚禁离子物理研究团队在光钟研究中取得重大突破,团队研制的第二代液氮低温钙离子光钟的总系统不确定度达到4.4E-19,相当于连续运行约720亿年误差不超过1秒,这是全球目前不确定度指标最高的光钟,相关成果发表于《物理评论快报》上,是我国在精密测量领域持续深耕、不断创新的重要成果。
光钟,是迄今人类能够实现的精度最高的时间计量装置。光钟的系统不确定度越低,精度就越高,它的精准度直接决定了未来我们衡量时间、频率的基准是否准确可靠,在科学研究和实际应用中都有着至关重要的作用。在众多光钟类型里,钙离子光钟是佼佼者,它存在“魔幻囚禁频率”,能在理论上抵消一些会影响精度的误差,让测量更准确。研究团队给钙离子光钟“降温”,采用液氮低温技术路线,把钙离子的运行环境从室温(约300K)降到液氮温区(约80K)。从本质上大幅降低黑体辐射频移带来的误差。团队通过全方位的技术革新,在第二代系统中实现了性能的跨越式提升,同时进行了多项关键技术的协同突破。
这一突破,不仅证明了液氮低温技术路线在光钟研发中的可行性和优越性,还在多个领域有着重要意义,为光钟的未来发展开辟了新路径。更高精度的光钟能让科学家更灵敏地检验基本物理定律,为探索新的物理规律提供更精准的实验工具。并且,在计量领域,它为用光钟重新定义国际单位制中的“秒”打下了坚实的技术基础,让我们的时间计量基准更精准。在工程应用中,它能为重力测量、精密导航定位等国家重大需求领域,提供最核心、最精准的频率参考,助力相关领域的技术发展。(记者 余惠玲 通讯员 姜生来)