麻省理工學院的研究人員創(chuàng)造了一種新型原子鐘,它比現(xiàn)有模型更精確地計時。他們的新設計依賴于糾纏的原子,可以幫助科學家探測暗物質(zhì)并研究重力對時間的影響。原子鐘已經(jīng)存在了很長時間,是世界上最精確的鐘表。
原子鐘使用激光來測量以恒定頻率振蕩的原子的振動。世界上最好的原子鐘可以如此精確地計時,如果它們在宇宙開始時開始運行,那么今天只會差半秒。與當前的原子鐘一樣精確,麻省理工學院的新模型更加精確。研究人員表示,更精確的時鐘是回答一些令人難以置信的問題的關鍵,例如重力對時間的影響以及時間是否會隨著宇宙年齡的變化而變化。
新的原子鐘測量被量子糾纏的原子。根據(jù)經(jīng)典物理學定律,原子以一種不可能的方式相關聯(lián),并且使科學家能夠更準確地測量它們的振動方式。新時鐘可以達到相同的精度,但比沒有糾纏的時鐘快四倍。
麻省理工學院研究員兼該研究的主要作者 Edwin Pedrozo-Penafiel 表示,與當前最先進的光學鐘相比,糾纏增強型光學原子鐘有可能在一秒鐘內(nèi)達到更高的精度。研究人員說,如果當前最先進的原子鐘適用于測量糾纏原子,時間會得到改善,這樣在整個宇宙年齡中,時鐘的偏差將小于 100 毫秒。
今天的原子鐘旨在測量由數(shù)千種相同類型原子組成的氣體,以估計平均振蕩。典型的原子鐘使用激光系統(tǒng)在激光形成的陷阱中捕獲超冷原子氣體。另一種頻率接近原子頻率的高度穩(wěn)定的激光器探測原子振蕩并跟蹤時間。研究人員部分由 DARPA、國家科學基金會和海軍研究辦公室資助。