空间冷原子钟

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 空间冷原子钟 从日晷、漏刻计时器（水钟、沙 漏等）的出现，到摆钟、石英晶体钟的 发明，人类对于时间的把握越来越精确。 而从 1948 年第一台原子钟发明至今， 人类计时的精度更是以几乎十年一个数 量级的速度提高。2016 年 9 月，由中国 科学家研制的世界上第一台在轨进行科 学实验的空间冷原子钟（space cold atomic clock） ，随着中国的天宫二号空 间实验室发射升空。空间冷原子钟这一 “高冷”的术语带着国人的热情与自豪， 成为热词。空间冷原子钟的原理是将激 光冷却原子技术与空间微重力环境相结 合，在空间轨道上获得比地面上的线宽 要窄一个数量级的原子钟谱线，从而进 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 一步提高原子钟精度。这是原子钟发展 史上又一个重大突破，在计量学、基础 物理、守时、全球导航定位系统等方面 都有非常重大的科学研究和工程应用价 值。 中国论文网 /8/view-13000642.htm 中科院上海光机所研制的“ 空 间冷原子钟” 搭载“ 天宫二号 ”发射升空， 将成为国际上首台在轨运行并开展科学 实验的“空间冷原子钟 ”，同时也是目前 在空间运行的最高精度的原子钟。 “空间 冷原子钟”将激光冷却技术和空间微重 力环境结合，有望实现 10-16 量级的超 高精度（约 3000 万年误差 1 秒） ，将目 前人类在太空中的时间计量精度提高 12 个数量级。空间冷原子钟专 题 （中国科学院上海光学精密机械研 究所官网，2017 年 9 月） 空间冷原子钟主要包括物理单 元、微波单元、光学单元和控制单元四 大组成部分，每个单元都有非常高的技 术指标，其工作原理是利用激光冷却和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 俘获技术获得接近绝对零度（K 量级） 的超冷原子团，然后采用移动光学黏团 技术将其沿轴向抛射。在微重力环境下， 原子团可以做超慢速均速直线运动。处 于纯量子基态上的原子经过环形微波腔， 与分离微波场两次相互作用后产生量子 叠加态，经由原子双能级探测器测出处 于两种量子态上的原子数比例，获得原 子跃迁几率，改变微波频率即可获得原 子钟的谱线 Ramsey 条纹。预计微重力 环境下所获得的 Ramsey 中心谱线线宽 可达 0.1 Hz，比地面冷原子喷泉钟谱线 窄一个数量级，利用该谱线反馈到本地 振荡器即可获得高精度的时间频率标准 信号。 超高精度空间冷原子钟 （中国科学院空间应用工程与技术中心 官网，2016 年 9 月 6 日） 空间冷原子钟研制和运行的成 功对于基础物理学的研究及科技的应用 都意义非凡，比如：空间站内的冷原子 钟对卫星上的传统热原子钟进行不受地 球大气影响的校准，以及与地面喷泉原 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 子钟形成空-地、地- 空、地-地的完整校 准。由于卫星全球定位系统的核心技术 就在于原子的精准度，空间冷原子钟 的在轨持续运行会大幅度地提高