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2000万年不差一秒

发布时间:2020-02-04 22:08:23 阅读: 来源:螺旋输送机厂家

2000万年不差一秒

我国铯原子喷泉钟获准参与驾驭国际标准时间为国际统一时间作修正

□ 本报记者 何 可

8月7日,国际计量局(BIPM)正式通知:中国计量科学研究院研制并运行的“NIM5铯原子喷泉钟”通过评审,被接收为国际计量局(BIPM)认可的基准钟之一,参与驾驭国际原子时(TAI)。这标志着我国成为世界上少数几个能参与驾驭国际标准时间的国家,在国际标准时间的产生过程中不仅具备了话语权,更具备了表决权。

国际标准时间是如何产生的

目前全球统一使用的国际标准时间是由国际计量局主导的协调世界时(UTC)。国际计量局将分布在全球53个国家70多个守时实验室的400多台原子钟所报送的数据进行加权平均,再利用获其认可的少数几个国家计量院研制的“世界上最好的基准原子钟”数据加以校准,产生国际原子时(TAI),再经闰秒即产生UTC。

在国际标准时间的产生和维护过程中,获得国际计量局认可的这几台“世界上最好的基准原子钟”数据如同准星一样驾驭国际原子时,发挥着举足轻重的作用。迄今为止,除了中国的NIM5,先后只有法、美、德、意、日、英、俄7国的14台铯原子喷泉基准钟得到国际计量局的认可,参与驾驭国际原子时。

2000万年不差一秒

NIM5是在科技部和国家自然基金委的支持下,由中国计量科学研究院研制的第二型铯原子喷泉钟,2010年通过专家鉴定。目前其不确定度为1.5×10-15,相当于2000万年不差一秒,稳定性达到了年运行超过300天、30天准连续运行率大于99%的世界先进水平。

NIM5作为我国时间频率体系的源头,可定期校准中国计量科学研究院原子时标UTC(NIM),改善其频率稳定度,同时参与国际合作,驾驭国际标准时间;非常时期,一旦美国关闭GPS信号或不能使用国际校准数据,NIM5可用于独立驾驭守时钟组,守住中国原子时,使我国时标系统保持5×10-15的高准确度。

跻身驾驭国际原子时行列,对任何国家来说都是一件具有长远战略意义的大事。今年4月,NIST(美国国家标准与技术研究院)的第二台喷泉钟Cs-F2获准驾驭国际原子时。为此NIST专门召开发布会,正式宣布Cs-F2和Cs-F1并行运行,并作为美国民用时间频率基准。Cs-F2的不确定度达到了3亿年不差一秒的水平,堪称目前全世界最准确的时钟。

准确可靠的时间频率系统是重要的基础战略资源,许多重要领域,如交通、金融、智能电网、移动通讯、计算机网络、卫星导航等的安全运行,都要依靠高精度的时间频率计量。

纵观科技发展历程,每一次计时能力的突破都会带来革命性的技术进步,时间频率和原子钟领域已产生了6项诺贝尔奖。国际时间频率咨询委员会(CCTF)频率基准工作组(WGFPS)主席、NIST-F2项目负责人斯蒂芬·杰夫茨博士说:“在过去建造原子钟的60年里,我们了解到,每当我们建成一台更好的钟,便会催生出一些无法预期的新应用。”

迈入国际先进行列“第一梯队”

NIM5被国际上的认可,标志着我国铯喷泉钟研究达到了世界先进水平,但和先进发达国家特别是美国相比还有较大差距。

为此,在科技部、财政部和国家自然基金委的支持下,中国计量科学研究院正在进行新一代铯原子喷泉钟NIM6的研制,目前已进入调试阶段,全部完成后时间频率不确定度将达到5×10-16,相当于6000万年不差一秒,步入国际先进行列的“第一梯队”。

与此同时,具有更高准确度潜力的锶原子光钟的研究工作也已正式开展。目前已实现系统的闭环锁定,近期将向国际时间频率咨询委员会(CCTF)提交绝对频率测量数据并参与国际推荐值的计算。光钟被公认为下一代时间频率基准,预期完成后时间频率不确定度将达到5×10-18,相当于几十亿年不差一秒。对于2019年后,我国在国际“秒”的重新定义问题上争得发言权和主动地位具有重要意义。

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