冰河期零下273度 4200万年误差仅1秒冷原子钟是世界上最“高冷”的钟( 二 ) 原子钟

原子钟的诞生
有这样的表够吗？我们需要更精确的时钟吗？

文章图片

我给你两个数字:如果一天的计时误差超过千分之一秒，那么通信网络、交通、金融系统、安全、电网发电等。会陷入混乱；如果一天的计时误差超过十亿分之一秒，那么我们的导航定位系统就不可能像现在这样精准。

文章图片

目前我们的卫星导航定位系统精度在3米到10米范围内波动。如果我们想用导弹精确打击，如果时间不对，导弹就不知道自己去了哪里。
什么样的时钟可以实现如此高精度的时间测量？20世纪50年代，一位名叫拉姆齐的科学家发明了一种神奇的方法，叫做分离振荡法。利用分离振荡法，可以提取原子的振荡频率作为计时器的周期运动。
因为原子的振荡频率非常稳定快速，也就是说原子周期运动的时间间隔非常非常小，可以使分辨时间间隔非常非常小。

文章图片

同时，由于原子的结构非常稳定，我们可以用它来开发一种精确稳定的时钟——原子钟。
人类需要精确度更高的原子钟
有了原子钟，人类的科技进步开始腾飞。此外，在过去的几十年里，原子钟的精度每10年增加一个数量级。目前原子钟主要应用在GPS或北斗上，如氢脉泽、铯原子钟、铷原子钟等。
它们的误差可以达到几十万年，甚至几百万年。但问题是，这就够了吗？现在，原子钟的精度可以无限提高吗？
答案是，很难。因为原子钟的精度在20世纪末已经到了一个瓶颈，基本上在这个数量级上提高精度是非常困难的。精度提升的最大限制是没有办法消除原子的热运动。
原子的热运动是什么？原子呢？我们现在需要的是误差一秒钟优于3000万年的空之间的原子钟，下一代导航系统也需要精度更高的空之间的原子钟。

文章图片

如果我们进行深度空探测的反向定位，也就是当我们的卫星转向too 空进行too 空定位时，试想一下，目前10m和3m的精度是否足够？
例如，我们想乘宇宙飞船去太阳系边缘的冥王星。如果用现在的导航系统定位，可能永远到不了冥王星，因为误差太大了。
对于深度空导航，需要有一个误差1秒优于3000万年的原子钟。怎样才能得到更高精度的原子钟？让我们看看这张照片。这就是电影《复仇者联盟》中的角色“灭霸”。在电影中，当灭霸击中他的手指时，蜘蛛侠被消灭了。

文章图片

当蜘蛛侠变成一个小黑点的时候，我想，有多少个小黑点？有人知道大概的数量级吗？如果按一个60公斤的普通成年人计算，会有2.4×1027个原子。
什么是原子？原子是构成人体最基本的单位和粒子。但是原子的一个特点是化学攻击对它们没有伤害。换句话说，如果我们称魔法为化学攻击，那么原子对魔法攻击免疫。
什么会对原子造成伤害？是的，身体攻击。什么样的武器可以攻击原子？答案是激光。在过去的30年里，科学家发明了用激光冷却原子的方法。
以前读大学的时候不明白什么是激光冷却，但是在查阅文献的时候突然发现了激光冷却的概念。因为当时好奇，就看了一眼。根据文献记载，激光冷却可以将原子冷却到绝对零度。