GPS銣原子鐘

鍶原子鐘

北京時(shí)間4月18日消息，據(jù)英國(guó)《每日電訊報(bào)》報(bào)道，美國(guó)和丹麥科學(xué)家日前聯(lián)合研制出一款迄今走時(shí)最為精確的原子鐘。這種時(shí)鐘的精度比當(dāng)前的國(guó)際時(shí)區(qū)校準(zhǔn)儀高出2倍以上，每3億年的誤差只有不到1秒。

研究人員聲稱，這種最新研制的原子鐘比當(dāng)前國(guó)際時(shí)區(qū)校準(zhǔn)系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)所采用的計(jì)時(shí)器要精準(zhǔn)2倍以上。這座鍶原子鐘現(xiàn)位于美國(guó)科羅拉多大學(xué)。與以往的其他原子鐘一樣，鍶原子鐘也是采用極其穩(wěn)定的原子自然擺動(dòng)原理進(jìn)行計(jì)時(shí)。但是，科學(xué)家通過將鍶原子置放于一束激光束中并將其冷卻到接近零下273攝氏度，他們就可以讓原子的擺動(dòng)更加穩(wěn)定。因?yàn)樵诹阆?73℃下，所有物質(zhì)都已經(jīng)停止共振?，F(xiàn)在，研究小組希望能夠在此基礎(chǔ)上更上層樓。"我們希望能夠?qū)⒃隅姷木冗M(jìn)一步提高。"

丹麥哥本哈根大學(xué)核物理學(xué)家簡(jiǎn)-湯姆森與科羅拉多大學(xué)的研究人員共同參與了此項(xiàng)研究。湯姆森解釋說，"一個(gè)原子通常由一個(gè)原子核和數(shù)個(gè)電子組成，這些電子在以精確的軌道圍繞原子核進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。如果將一束激光聚焦于原子之上，我們可以使得這些電子在運(yùn)轉(zhuǎn)軌道之間以精確的線路來(lái)回?cái)[動(dòng)。這就是原子鐘的鐘擺原理。"盡管這種精確度的提升幅度可能僅僅是一秒的數(shù)分之一或是短短的一瞬間，但這一瞬間的改進(jìn)卻在超遠(yuǎn)距離測(cè)量等領(lǐng)域中有著極大的應(yīng)用潛力。例如，在測(cè)量太空中兩個(gè)遙遠(yuǎn)星系之間的距離時(shí)，一瞬間可能意味著很長(zhǎng)的距離。

研究人員介紹說，1963年13屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定，將銫原子Cs133基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間躍遷輻射震蕩9192631770周所持續(xù)的時(shí)間為1秒。這一時(shí)間定義一直延用至今。目前國(guó)際社會(huì)參照的時(shí)間是格林威治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。在英國(guó)的格林威治天文臺(tái)，有一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)中心，通過天文觀察恒星，校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，作為世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。石英的振蕩是衡定的，利用此原理制出了石英鐘，主要部件是一個(gè)很穩(wěn)定的石英振蕩器。將石英振蕩器所產(chǎn)生的振蕩頻率取出來(lái)，使它帶動(dòng)時(shí)鐘指示時(shí)間這就是石英鐘。在英國(guó)的格林威治天文臺(tái)，有一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)中心，通過天文觀察恒星，校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，作為世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。此鐘設(shè)在一恒溫、恒濕、防震的地下室，目前的英國(guó)的格林威治天文臺(tái)石英鐘能準(zhǔn)確到幾十年不相差一秒。

原子鐘是目前最為精密的計(jì)時(shí)儀器，常用銫原子的能級(jí)躍遷振動(dòng)頻率來(lái)制造。對(duì)于大銫鐘這樣的超級(jí)精準(zhǔn)時(shí)鐘，世界上只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的時(shí)頻實(shí)驗(yàn)室擁有，而且，有的還不能長(zhǎng)期可靠地工作。但是，對(duì)于世界上大多數(shù)沒有大銫鐘的實(shí)驗(yàn)室也可以有自己的時(shí)間尺度。其方法是:用多臺(tái)商品型銫鐘構(gòu)成平均時(shí)間尺度。通常情況下，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的小銫鐘數(shù)量越多，那么其時(shí)間尺度的穩(wěn)定性就越好。有了這樣高穩(wěn)定度的時(shí)間尺度，也可以滿足國(guó)防、科研和航天等方面的急需。

人類對(duì)時(shí)間測(cè)量的精度一直在不斷提高。1350年，第一座機(jī)械鬧鐘誕生在德國(guó)。1583年，伽利略發(fā)現(xiàn)單擺的擺動(dòng)周期與振幅無(wú)關(guān)，這是時(shí)鐘歷史上的一大進(jìn)步。1656年，荷蘭天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家惠更斯提出了單擺原理并制作了第一座自擺鐘，從此，時(shí)鐘誤差可以秒來(lái)計(jì)算。到1762年，最好的機(jī)械表已經(jīng)能夠達(dá)到每3天才差1秒鐘的精度，但在航空、航海和物理學(xué)研究領(lǐng)域還需要更精確的計(jì)時(shí)。1945年，美國(guó)紐約哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)家拉比提出用原子束磁共振技術(shù)來(lái)做原子鐘的概念。

中文名稱:金屬鍶

英文名稱:strontium

別 名:鍶

國(guó)標(biāo)編號(hào):43008

CAS號(hào) :7440-24-6

出口HS編碼:28051900

分 子 式:Sr

分 子 量 :87.63

蒸 汽 壓 :1.33kPa(898℃)

熔 點(diǎn):769℃

沸 點(diǎn):1384℃ 溶解性 溶于液氨、乙醇

密 度:2.54 {相對(duì)密度(水=1)}

穩(wěn) 定 性:不穩(wěn)定，在空氣中加熱能燃燒遇稀酸或水分解，放出氫及熱量， 能引起燃燒，燃燒時(shí)發(fā)出深紅色火焰。

外觀與性狀:銀白色至淡黃色軟金屬，危險(xiǎn)標(biāo)記 10(遇濕易燃物品)

自然界含鍶礦物有10多種，主要有:天青石，含鍶45%-47%;菱鍶礦，含鍶55%-60%。

鍶化學(xué)性質(zhì)活潑，在自然界中只能以化合物形式存在。

化學(xué)成分:Sr>99.0%,Ba<0.3%,Ca<0.2%

產(chǎn)品應(yīng)用:金屬鍶及其合金可廣泛用于電子、冶金、化工、航空、汽車等工業(yè)領(lǐng)域。在冶金業(yè)中常 作為脫氧劑、脫硫劑、脫磷劑、合金添加劑，以及難熔金屬、稀土金屬的還原劑、變質(zhì)劑、孕育劑等。在現(xiàn)代電池工業(yè)中鍶是新型的儲(chǔ)能材料，鍶也是高溫超導(dǎo)金屬氧化0+物的成分之一。成為用途廣泛的功能材料。特別是，用于鑄造Al-Si合金中的變質(zhì)劑，鍶鋁合金更以其優(yōu)良的變質(zhì)效應(yīng)，用量將隨著中國(guó)汽車、摩托車行業(yè)的迅猛發(fā)展而顯著增長(zhǎng)。