被遗忘的元素可以重新定义时间

一秒钟就会发生很多事情; 你可以遇到一个陌生人，抓住你的手指，坠入爱河，睡着，打喷嚏。但是真的是第二个 - 它是否像我们认为的那样精确?

现在，用于说明全球时间的最精确的时钟每3亿年就会出现大约1秒的误差 - 所以在恐龙时代开始滴答作响的时钟今天甚至不会被熄灭。但科学家认为我们可以做得更好。

为什么一秒钟1秒钟?

在过去的日子里，第二个被定义为平均太阳日的一小部分(1/86400)，即地球围绕其轴线的24小时旋转。但是地球的旋转可能会略有不同，因此科学家们决定停止扫描天空，以便校准我们的时钟并将物体向下缩放 - 达到原子的水平，即无形的物质构建块。

1967年，国际度量衡委员会将第二个定义为铯原子吸收足够的能量来激发所需的时间 - 也就是说，它的电子从一种能量状态跃升到另一种能量状态。为此，必须使用9,192,631,770个微波辐射周期脉冲原子。

虽然这个数字似乎是随机的，但它来自于测量激发铯原子所需的微波频率，其平均值为1秒的早期定义。科学美国报道，这些测量是在近三年的时间内完成的 。

目前，数百个铯原子钟负责保持全球时间和控制GPS导航。但在过去的十年中，出现了另一代原子钟，称为“光学钟”，它们的精确度是铯品种的100倍。新的时钟与铯的工作方式完全相同，只是它们使用铝或镱等原子，这些原子被更高频率的可见光(因此称为“光学”)而不是较慢的微波激发。这个更高的频率为“秒”的定义增加了更多的数据点，使测量更加精确。

新加坡国立大学的物理学副教授，新研究的主要作者默里巴雷特说，为了理解这一点，可以将不同类型的钟表想象成一对统治者。如果较旧的“铯”标尺测量长度为20厘米(7.9英寸)的线，则更精确的“光学”标尺可以测量该线，例如200毫米。

Barrett说，虽然光学时钟非常精确，但让它们运行很长一段时间并在环境中保持稳定可能会有问题。Barrett说，房间的温度可以改变作用在原子上的电磁场，从而可以扭曲时间测量。因此，铯钟在实现方面仍然比[新的]光学时钟更可靠，“巴雷特告诉Live Science。

制作灵敏度较低的原子钟

在他们的新研究中，Barrett和他的团队发现，l环离子对环境温度变化的敏感度比用于光学时钟的任何其他元素都要小，这使得它成为主要时间管理员的有力候选者。

研究小组发现，L原子还可以帮助弥补影响时间测量的另一个问题。由于这些时钟中使用的原子是带电的，它们会响应波浪产生的电磁场(可见光，微波等)来回摆动 - 这可能会扭曲时间测量。科学家将这种快速的前后运动称为“微动作转变”。

因为科学家必须弥补这种转变，所以开发具有多个离子的原子钟确实很困难 - 这将使这种时钟更加实用，Barrett说。但该团队发现，他们可以利用某种类型的l离子中的自然属性来抵消这些“微动作变化”。

然而，这需要付出代价：那些原子对房间的温度变得更加敏感。巴黎天文台的物理学家JérômeLodewyck说，这种权衡可能会限制新发现的影响，原子l可能不会成为“真正的游戏规则改变者”。

但是，这种“高质量的工作”为计算机候选人提供了另一种可能的原子种类，这是一种“计量学家的财富”，希望比较不同的时钟，Lodewyck说。