美国发布更精准原子钟

科技日报讯 （记者常丽君）美国商务部国家标准与技术研究所（NIST）官方发布了一台新的原子钟，名为NIST-F2，并以此作为新的美国城市时间与频率标准。NIST-F2在今后大约3亿年里既不会增加1秒，也不会减少1秒，精确性约是NIST-F1的3倍。

据物理学家组织网4月4日（北京时间）报道，NIST科学家最近向位于法国巴黎的国际计量局（BIPM）报告了第一份NIST-F2的官方运行数据。BIPM负责核对全世界的原子钟以生成国际标准时间——世界标准时（UTC），根据BIPM数据，NIST-F2是目前世界上最精确的时间标准。

NIST-F1和NIST-F2这两台钟都用一种铯原子“喷泉”来确定1秒的精确时长。它们都能检测铯原子中的一种特殊跃迁频率：每秒振动9192631770次，以此确定时间国际单位“秒”的时长。二者的关键不同是，F1是在近室温（约27℃）运作，而F2的原子密闭在更冷环境（-193℃）中。这种寒冷环境极大降低了背景辐射，由此也减少了某些极微小的测量误差。从技术上讲，F1和F2都是频率标准，这意味着它们能检测国际单位秒的时长，并校准其他钟表。

许多日常技术，如手机、全球定位系统（GPS）卫星接收器、电力网络等都要依靠高精度的原子钟。从历史角度看，改进计时能从长远改进技术与创新。NIST物理学家、NIST-F2主要设计师斯蒂芬·杰夫茨说：“在过去建造原子钟的60年里，我们了解到，每次我们造出更好的钟，就会有人为它想到不曾预见的用途。”

铯原子钟开始计时的官方数据可追溯到1967年，当时定义秒时长的依据是铯原子振动。自那时起，铯原子钟已有极大改进。但铯原子钟是在微波频率运作，由于频率较低，正在逼近其测量的底线。将来可能造出更高频率的原子钟，在可见光或接近可见光范围，这些光学原子钟能将时间分成更小单位，使时间标准比今天的铯原子标准精确百倍。

这种超级昂贵的时钟，既没有指针也没有齿轮，运作它的是激光束、镜子和铯原子气。而所谓“喷泉钟”实际上是描述它工作起来铯原子升升降降的样子。我们都知道现在国际时间和频率转换的基准就是铯原子钟，但它也用来控制电视广播和全球定位系统卫星的讯号，甚至对国防安全都蔚为重要。(科技日报)