科学探索|科学家开发利用宇宙射线的新时间同步技术可在地下或水下工作科学家开发利用宇宙射线的新

据New Atlas报道，太阳、月亮和恒星的运动长期以来一直被用来追踪时间，现在东京大学的工程师们提出了一种新的方法，利用宇宙射线的粒子阵来精确追踪时间。

文章图片

【科学探索|科学家开发利用宇宙射线的新时间同步技术可在地下或水下工作】对于我们大多数人来说，日常计时可能会出现几秒钟的偏差，而不会引起任何大的麻烦。但是在更多的科学、工业和技术场景中，纳秒级的差异可能是至关重要的。保持如此精确的时间需要GPS和原子钟的网络，但这些系统很昂贵，而且不是在任何地方都能工作--尤其是在地下或水下。
东京大学研究人员概述的新技术旨在解决这两个问题。他们称之为“宇宙时间同步”（CTS），它通过追踪天空中的宇宙射线事件而发挥作用。
宇宙射线不断地从深空涌入，当它们到达地球时，与大气中的粒子相互作用，将它们转化为其他粒子“雨” 。由此产生的粒子之一是μ子，它具有很高的能量，可以穿过大多数物质，因此它们可以穿透几公里进入地球的表面和海洋。

文章图片

一个CTS系统将使用μ子探测器来使一系列的时钟极其精确地同步，即使有些时钟在地下或水下。这个过程从大约15公里的高度开始，在那里，宇宙射线首先与大气层相互作用，并产生包括μ子在内的粒子“雨” 。这些μ子，根据产生它们的特定宇宙射线事件，都有一个特定的特征，可以在几平方公里的范围内扩散开来，在这个范围内的任何CTS设备都可以以低于100纳秒的精度与同一阵雨同步。
听起来这种技术可能依赖于大量的机会，就像试图同步雷击一样，但是研究小组说，这些宇宙射线的撞击发生得极其频繁，遍布整个地球--在地球的每平方公里上每小时大约发生100次。这意味着一个CTS系统网络可以为世界大部分地区服务，包括GPS无法到达的地方。
该团队说，这项技术还有其他优势。CTS要比GPS便宜得多， μ子探测器每个只需100美元，而原子钟则需要几十万美元。而且，由于宇宙射线不能人工生产， CTS系统在防止黑客攻击方面应该比GPS安全得多。
“原理是强大的，而且技术、探测器和计时电子装置已经存在。所以我们可以相对快速地实现这个想法， ”该研究的主要作者Hiroyuki Tanaka说。“基于卫星的时间同步在两极、山区或水下有许多盲点，例如， CTS可以填补这些空白和更多的空白。”
该团队确实承认，该技术的广泛采用可能是一个主要障碍，但它也许可以在GPS无法服务的地区开始。
这项研究发表在《科学报告》杂志上。

科学探索|科学家开发利用宇宙射线的新时间同步技术 可在地下或水下工作

科学探索|科学家开发利用宇宙射线的新时间同步技术可在地下或水下工作