中新网上海新闻9月23日电(林梅 郑莹莹)原子钟是以原子共振频率作为标准的时钟。如何用之探索更多的新奇物理现象?
墨子沙龙日前邀请中科院外籍院士叶军,讲述原子钟与探索的故事。

原子钟,其实可以理解为原子单摆,它和机械单摆一样,都是利用某一种周期行为,去度量时间。
原子由原子核和核外电子组成,而核外电子处于不同的能级,当电子吸收或释放能量时,就会发生跃迁,对于电子跃迁时辐射电磁波的频率,原子钟可把其作为一种节拍器来计时。很明显,这种频率要比机械单摆频率快得多,于是,可以用来精确度量时间。
根据相对论原理,原子的运动会影响时间,所以为了得到超高精度,必须让原子“冷静”下来,并通过激光产生的驻波制造出一种光学陷阱,进而将原子囚禁在光学陷阱中,形成一种晶体结构,即光学晶格。光学晶格钟要想真的实现超高精度,必须将各方面的技术做到极致,包含最精密的激光技术、量子调控技术、原子冷却以及多体物理研究等。
叶军在他的博士生导师约翰•霍尔的诺奖成就的基础上,利用光梳来对频率进行测量。所谓的“光梳”是指拥有一系列频率均匀分布的光频谱,这些频谱仿佛一把梳子上的齿,像是一把拥有精密刻度的尺,刻画的对象就是频率。
叶军实验室的原子钟,精度和准确度仍在不断刷新。叶军相信,原子钟可以作为望远镜来观察宇宙的最深处。他和团队正运用原子钟寻找神秘的暗物质。
“ 我想做大自然能够让人类做到的最精确的测量。如果真的有所谓测量极限,我希望我们做的每个实验都能达到大自然最基本的极限。未来还有很长的路要走。”他说。

据悉,本次活动是2023年浦东新区“全国科普日”重点活动之一,活动由墨子沙龙主办,得到浦东新区科学技术协会的支持。(完)
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编辑:郑莹莹