導語:
「時間就是金錢」，這是人們常用來形容時間寶貴的一句俗語，但現代科技更是將時間逐漸提高到價值的層面。
隨著科技不斷發展，人們對時間的即時性要求也不斷上漲，於是更為精準的計時器誕生。
在現在的導航領域，時間的精確度更是直接影響著導航效率精準度的問題，所以在導航定位衛星與地面接收器材之間，需要一種精確性極高的計時器來提高導航的精準度。
原子鐘是利用原子的電子能量躍遷進行時間計量的計時器，是目前世界上最精確的計時器，那麽肯定有對原子鐘進行進一步的提高或者嘗試。
於是近日就有美國科學家搭載軌域望遠鏡進行新型的原子鐘的研制。
原子鐘的種類與原理。
原子鐘誕生於20世紀50年代，至今已有60多年的發展，經歷了3代原子鐘的發展。
其中早期的第一代原子鐘稱作「銫鐘」，就如同字面意思一樣，是以銫原子進行計量的。
它的工作原理是透過銫原子電子的能量躍遷來進行計量，核反應過後，會釋放出微弱的能量，相當於一個跳出來的電子。
該電子的能量越高，降低的振幅就越大，最終就會在能量比較低的情況下，消失於原子核束縛的範圍內，該現象被稱為「自發躍遷」。
由於電子有很多種能量層級，所以電子會在不同的層級之間切換，這種現象便是電子的能量躍遷，對於周圍的環境影響還是比較小的。
因此科學家們將原子在躍遷過程中消耗的時間稱作「躍遷周期」，而電子能量躍遷的頻率則是用來計量時間的。
原子鐘是將該現象用於計量，由於銫鐘是第一代原子鐘，所以原子鐘的種類常常用「銫鐘」來指代，但實際上原子鐘的種類有很多。
第二代原子鐘是「氫鐘」，它和銫鐘的工作原理是一樣的，都是透過原子電子能量躍遷來進行計量。
但區別在於氫鐘是以氫原子為基礎，氫鐘的時間精度要高於銫鐘。
第三代原子鐘是「汞鐘」，該時鐘的原理是透過汞原子的光學躍遷進行計量，汞鐘的時間精度高於氫鐘和銫鐘。
除了上述的三代原子鐘外，還研發有「氦鐘」，該時鐘的工作原理和汞鐘是一致的，也是透過光學躍遷進行計量。
但氦鐘是透過氦原子進行計量，氦鐘的精度高於汞鐘。
由此可見，原子鐘的種類有很多，同時其時間精度也是越來越高。
但根據原子鐘的工作原理可知，原子鐘在計量時，透過捕獲一小部份原子進行計量，這樣的計量方法就導致無法使用光學來對量子進行完美的控制。
這就讓原子鐘的精度無法更進一步提升。
美國國家標準與技術研究所的專家對原子鐘進行研究，提出了一種新型原子鐘的設計思路，這種新型原子鐘叫作「光學鐘」。
這種新型鐘主要是透過光學晶格來進行計量的。
光學鐘的工作原理是透過光學晶格來捕獲大量的原子，使其在一定的條件下發生光學躍遷，從而進行重計算時。
這種新型光學鐘在精度上要遠高於以往的原子鐘。
美國新型原子鐘。
近日，美國又一項新型原子鐘的實驗室問世，其時間精度已經達到驚人的300億年誤差不超過一秒。
據研究團隊的成員表示，這種時間精度相當於用一個手表計時，經過300億年，誤差不會超過一秒。
300億年是什麽概念呢?
在地球行星形成的歷史上，大約也不過三十億年，這種時間精度簡直達到了一個新的高度。
據研究團隊的相關論文介紹，這種新型光學鐘設計的精度超越了以往所有的時鐘，它是人類史上已知精度最高的時鐘。
這種新型光學鐘是地球上的，而美國科學家們希望將這種新型的光學鐘放置在軌域望遠鏡上，這樣能夠更容易執行並計量時間。
此外，放置在軌域上還能夠避免地面的環境對光學鐘造成的影響，從而使其計量時間的精度提升。
原子的躍遷是一個隨機的過程，所以在設計的過程中，科學家們盡量使原子之間的作用力降到最低。
美國科學家們透過使用光學晶格的設計方案，將原子都「凍結」在納米的晶格點上，而且透過特定的方法將原子轉移至每個晶格點上進行計量。
這種方法可以使原子之間的作用力降到最低，同時也使光學鐘的時間精度進一步提升。
在計量時，科學家們對原子做出反應後，會釋放出多種不同波長的光，其中會有兩種光的波長相加等於原子躍遷前的波長，所以這兩種光的波長關系是特定的，並且具有極大的重要性。
由於光學鐘在捕獲原子進行計量時需要一定時間，而在以往的光學鐘中只能計數很少量的原子。
但在這項新型光學鐘中，科學家們透過將大量的原子同時捕獲進行計數，從而使其時間精度得到巨大的提升。
超高精度原子鐘的意義。
盡管這種新型光學鐘在工作原理上相對復雜，科學家們仍然沒有放棄在空間技術上探索的決心。
科學家們已經在地面上驗證了這種新型光學鐘的精度。
現在美國太空總署計劃在空間上驗證光學鐘的效能，並且有關部門也已經批準了新型光學鐘的驗證計劃。
在空間上測試後，科學家們將不僅能夠確定光學鐘在空間上的工作能力，還將進一步了解重力對這個時鐘的影響。
由於重力的吸引作用，時鐘在空間上與在地面上會略有不同，所以科學家們將有可能站在一個新高度，進一步驗證廣義相對論。
這種新型鐘或許在未來可以用於太空旅行領域，為太空人提供更精準的時間計量。
當人類有能力進行星際旅行時，光學鐘的精度可以幫助太空人進行更準確的導航，同時在太空中計量時間的準確度也將大幅提升，為太空人執行各種任務提供更精準的時間管理。
光學鐘的高精度計量能力也將為科學家們提供更準確的時鐘數據，從而幫助他們更好地理解宇宙的執行規律和物理定律。
此外，光學鐘的研發也將為我們提供更好的時間計量工具，用於高精度的科學實驗、工業制造、衛星定位和導航等領域。
光學鐘的高精度計量能力將使我們能夠更準確地掌握時間，從而在各個領域獲得更大的進步和發展。
這種超高精度的原子鐘具備著極大的潛在套用價值，它可以被用於更精確的全球定位系統、深空探測任務以及高能物理實驗等領域。
在全球定位系統中，超高精度的原子鐘能夠顯著提高定位精度，使得導航系統更加可靠，尤其是在重要領域如航空、航海和無人駕駛技術中。
結語:
高精度原子鐘的問世為實作了巨大的突破，但未來科學家們要是要實作更高的目標，那就是「核鐘」。
核鐘的目標是千億萬億年的誤差不超過一秒，那麽實作該目標需要怎樣的技術革新?
科學家們還需繼續探索、努力和奮鬥，突破時間的瓶頸，對核鐘的研究也勢必會推動時間技術的不斷創新和發展。
