中科大重磅成果：“秒”或被重新定義實現(xiàn)萬秒10的負(fù)19次方量級

2022-10-19 19:01:08

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供稿：網(wǎng)友

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉及其同事張強、姜海峰、彭承志等與上海技物所、新疆天文臺等單位合作，首次在國際上實現(xiàn)百公里級的自由空間高精度時間頻率傳遞實驗，實驗結(jié)果有望對暗物質(zhì)探測、物理學(xué)基本常數(shù)檢驗、相對論檢驗等基礎(chǔ)物理學(xué)研究產(chǎn)生重要影響。該成果于北京時間10月5日晚在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志發(fā)表。#秒或被重新定義#

在科學(xué)領(lǐng)域，時間的測量精度已經(jīng)步入10的負(fù)19次方量級，也就是百億年，誤差不到1秒。作為七大基本物理量之一的時間，是目前測量最精確的物理量。有最精確的計時，還要有與之精度相匹配的時間傳遞技術(shù)，兩者同樣重要。

地面附近自由空間的環(huán)境復(fù)雜，大氣中的各種擾動和湍流、鏈路損耗、環(huán)境變化等等因素給自由空間中的長距離時頻傳遞帶來了極大困難。之前，自由空間中的光頻傳輸技術(shù)只能實現(xiàn)10公里量級的傳輸距離。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團隊向這一難題發(fā)起挑戰(zhàn)。在光源方面，研制出高功率高穩(wěn)定度光梳，在光信號收發(fā)信道方面，研制出高穩(wěn)定性且高效率的光收發(fā)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，另外采用線性光學(xué)采樣的干涉測量方式實現(xiàn)高精度的時間測量。經(jīng)過一系列技術(shù)攻關(guān)，終于在相隔113公里的新疆南山天文臺和高崖子天文臺之間實現(xiàn)了萬秒10的負(fù)19次方量級穩(wěn)定度的時頻傳遞。

時間的精確測量和傳遞，將使人們能夠?qū)ο鄬φ撛?、各種引力理論、暗物質(zhì)模型等等基礎(chǔ)物理進(jìn)行實驗檢驗。同時這也和我們的生活密切相關(guān)，例如，衛(wèi)星的導(dǎo)航精度與計時精度緊密相關(guān)，要想定位更準(zhǔn)確，比如精確到毫米以下，就需要更好的計時精度。在大地測量、地質(zhì)勘探、雷達(dá)探測等等涉及社會民生的領(lǐng)域，精確的時間也都將發(fā)揮重要作用。

現(xiàn)在“秒”的定義是1967年確定的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國際計量組織計劃2026年討論“秒”定義的變更。

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