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科學家們製造出了世界上最小的原子鐘,其內部機械裝置大約只有一粒米的大小。該裝置執行所需功率極低,每300年僅損失一秒,有一天可以為行動式應用(如無線通訊裝置和全球定位系統(GPS)接收器)提供精確的計時。
與其他原子鐘一樣,這種新設計依賴於銫原子的自然振動,銫原子每秒“滴答”92億次。美國國家標準與技術研究院的約翰·基欽及其同事將銫蒸氣捕獲在一個腔室內,該腔室由微型雷射探測,從而產生兩個電磁場。然後,該團隊調整這些場,直到它們之間的差異等於銫原子內能級的差異,從而導致原子停止吸收或發射光。然後,外部振盪器根據銫的自然共振頻率進行穩定。“我們這項技術的真正威力在於,我們能夠以如此小的電力執行時鐘,以至於它可以由電池供電,並且它足夠小,可以輕鬆地整合到手機或其他型別的手持裝置中,”基欽解釋說。“而且在可大規模生產方面,沒有任何其他類似的產品能與之媲美。”
儘管這款微型原子鐘比大型原子鐘小約100倍,但其精度不如高度可達兩米的大型原子鐘。但與目前用於小型應用的石英晶體相比,它仍然可以在長期精度方面提供近1000倍的改進。研究人員在最新一期的《應用物理快報》上描述了這款新型原子鐘。