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什么是原子时

发布时间:2020-07-15 作者: 来源: 浏览:246
    人们对自然界的认识一直与自然现象紧密相关,时间也不例外。自古以来,人们就使用春夏秋冬的四季轮回来定义“年”;太阳的东升西落来定义“日”;一日又分为十二个时辰,我国在北宋时开始将每个时辰分为“初”、“正”两部分,分十二时辰为二十四,称“小时”。直到20世纪六十年代,时间的基本单位??“秒”一直被定义为一个平太阳日的1/86400,也就是人们通常说的天文秒。以天文秒为基本单位建立的时标就是世界时。1956年10月,国际计量委员会(CIPM)采纳了新的秒定义:秒是指1900年1月0时(12小时历书时)的回归年的1/31556925.9747。然而,长期的天文观测发现,地球的自转和公转运动的周期不是恒定不变的,一天的时间在每个世纪变长了1.7ms。
    19世纪初,随着物理学的快速发展,特别是量子物理学的建立,物理学家们认识到:原子内电子能级间的特征跃迁频率,具有比天文现象高得多的稳定度,更适合于作为频率标准/时间标准。科学家们用当时尽可能准确的天文秒长作“尺子”,尽可能准确地测量133Cs原子相应能级间的跃迁周期数。在1个天文秒里,他们数出铯原子的133同位素“振动”了9192631770次。
    1952年,全球第一台原子钟在英国面世。其后,更多先进的原子钟在美、法等国问世。鉴于原子钟卓越的准确度和稳定性,1967年第13届国际计量大会(CGPM)重新定义了“秒”??用铯133Cs原子基态两个超精细能级间的跃迁频率替代了原有基于地球公转和自转的秒。这标志着原子时的诞生,宣告着一个以量子定义时间的新时代正式到来。从此,原子时取代了天文时,人类测量时间不再依靠观星星测太阳了,实验室型铯原子基准钟成为复现秒定义的手段。今天,全球最好的铯原子喷泉钟不确定度已经达到了10-16量级,比地球运动的稳定性高8个数量级,相当于几亿年不差一秒。
    秒是基本单位中准确度最高、应用最广、最适于远程传递的一个。长度单位米、电压单位伏特,已经实现了以时间频率定义,如果将其他物理量转化成时间频率测量,则有望大幅提高测量准确度!
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