澳科學家研製原子鐘測量宇宙基本常數

新浪科技訊 北京時間10月16日消息，據澳大利亞廣播公司(ABC)15日報導，西澳大利亞大學副教授約翰-邁克菲倫領導的研究小組正在與時間賽跑，研製精確度達到世界領先水平的原子鐘。他們的原子鐘將用於一項實驗，測量宇宙的一個基本常數。邁克菲倫等人研製的原子鐘採用稀土元素鐿的原子製造。他：“與其將它們看成鐘錶，我更喜歡將它們視為人類的終極精度機器。”

與採用微波的準原子鐘不同，鐿原子鐘將在更高的光頻段下運轉，將時間分割成大約10萬份，用以獲得更高的精確度。邁克菲倫：“為了製造這種原子鐘，我們需要使用激光器、光學裝置、電子裝置、不銹鋼和超高真空系統，用於隔離鐿原子。每一個激光系統几乎都能讓人寫一篇博士或者碩士論文。”

激光系統負責冷卻和減緩鐿原子的速度，同時在磁場的配合下將它們捕獲到一個柵格中。柵格內，它們會遭到擁有特定頻率的超純凈高穩定黃色激光的轟擊。激光轟擊導致原子中的電子擁有更高的能量態。邁克菲倫表示：“這種黃色激光最接近於純正弦波。想象一下將你聽到的音符的清晰度放大10億倍，這就是純正弦波需要做的事情。”

完成之后，這將是澳大利亞唯一的冷原子光學鐘，同時也是國際太空原子鐘組合系統中唯一一個來自南半球的原子鐘。太空原子鐘組合系統將於2016年發射升空，進入國際空間站，幫助確定物理學中的精細結構常數是否在任何地區都保持不變。精細結構常數用於表示原子核束縛用於束縛電子的電磁力。3年時間裏，原子鐘的頻率比經過比較后可用於評估精細結構常數是否發生變化。

邁克菲倫表示：“天文觀測結果顯示精細結構常數在宇宙數十億年的變遷中發生變化。精細結構常數可能在不同方向存在差異。科學家研製原子鐘的作用就是要看一看能否探測到這種變化。”除了驗證物理學定律等研究目的外，原子鐘還可以用於定義時間。邁克菲倫：“我們當前的時間單位秒立基於銫的能級之間躍遷，每秒9192631770個周期。”世界各地的科學家研製鐿、鋁、汞和鍶原子鐘，以確定哪一種原子鐘組合最適於在未來定義秒的準。(孝文)