鍶鐘全稱鍶原子光晶格鐘，是一種激光原子鐘，每一個(gè)光學(xué)晶格都擁有上千個(gè)中性鍶原子，每秒可“滴答”430萬億次。美國最新研制的新一代鍶鐘，比銫133原子鐘至少精確三倍，在150億年的時(shí)間內(nèi)誤差也不會超過一秒鐘。也就是說，如果把它放到宇宙大爆炸的時(shí)候，我們就可以準(zhǔn)確了解138億年來每一秒鐘都發(fā)生了些什么。這就帶來一個(gè)大問題，誰去把它放到宇宙大爆炸的起始時(shí)刻呢？
鍶鐘在有穩(wěn)定時(shí)間信號要求的衛(wèi)星定位、金融系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)中作用巨大，比如在GPS衛(wèi)星中使用鍶鐘可有效提高定位的精度。近日，巴黎天文臺的帕卡姆·德爾瓦和他的團(tuán)隊(duì)，利用鍶鐘對愛因斯坦相對論時(shí)間膨脹效應(yīng)和洛侖茲不變性進(jìn)行了驗(yàn)證，再一次確認(rèn)了愛因斯坦理論的正確性。
愛因斯坦廣義相對論說，如果處于不同的引力環(huán)境中，我們的時(shí)間快慢是不一樣的；而狹義相對論則說，任何兩個(gè)相對于彼此以恒定速度移動的觀察者，他們將體驗(yàn)到相同的精確的物理定律，這種對稱性稱為洛侖茲不變性。由于這些效應(yīng)對宏觀物體造成的影響極小，我們需要極其準(zhǔn)確的時(shí)鐘才能驗(yàn)證。研究人員將倫敦、巴黎和德國不倫瑞克的鍶鐘用光纖連接起來，由于這些城市在地球表面以不同的速度移動，用鍶鐘可以精確測量它們經(jīng)歷的時(shí)間膨脹程度。例如，靠近赤道的時(shí)鐘應(yīng)該比靠近北極的時(shí)鐘慢一些，而巴黎和倫敦的時(shí)鐘一天內(nèi)應(yīng)該有5納秒的差距。經(jīng)過精確測量，研究人員計(jì)算了一個(gè)名為alpha的參數(shù)，如果沒有違反洛倫茲不變性，這個(gè)參數(shù)的值將等于0。實(shí)際產(chǎn)生的結(jié)果α小于10^-8，已經(jīng)無限接近于0。這個(gè)結(jié)果支持洛倫茲不變性，是以前最佳極限的兩倍，比銫原子鐘的結(jié)果要好兩個(gè)數(shù)量級。
當(dāng)然，科學(xué)家們希望能夠進(jìn)行更準(zhǔn)確的測量，進(jìn)一步提高α的精度，可能會對我們更好地理解量子、暗物質(zhì)、暗能量的性質(zhì)產(chǎn)生更為深刻的影響。
聯(lián)系客服
