光子鐘

光子鐘指的是通過記數一個光子在兩鏡面間往返的次數來測量時間流逝的一種時鐘。光子鐘使用快速光誘導的器件使其更加靈敏準確，是世界上最精準的鐘，比銫原子鐘要精確好幾百倍。使用這種鐘可以用來重新對秒進行定義，並且可以檢驗一些物理學常數是否真的為常數。

基本介紹

• 中文名：光子鐘
• 外文名：Light clock
• 第一種光子鐘：通過記數一個光子在兩鏡面間往返
• 第二種光子鐘：通過記錄光的周期來進行計時

基本信息

英文名：Light clock

第一種光子鐘：通過記數一個光子在兩鏡面間往返的

次數來測量時間流逝的一種假象時鐘。 這種光子鐘的效果與是否在引力場中無關

第二種光子鐘：通過記錄光的周期來進行計時

科學發現

2005年12月2日報導稱巴西利亞大學的天文學家S.O. Kepler與德克薩斯州立大學的科學家對一顆年齡在4億年左右的白矮星G117-B15A所發出的光進行了長達31的研究後，發現了宇宙中最為穩定的光子鐘。Kepler表示，每890萬年只會慢1秒鐘，遠遠比原子鐘精確，而有些“毫秒脈衝星”雖然要比G117更加精確，但是它們並不穩定。

主要類別

第一種光子鐘：通過記數一個光子在兩鏡面間往返的次數來測量時間流逝的一種假象時鐘。 這種光子鐘的效果與是否在引力場中無關，光子鐘證明，靜止與運動的鐘的時間差決定於滑動鐘的光子完成一次往返飛行需要經過的距離。

第二種光子鐘：通過記錄光的周期來進行計時，由於在不同的引力場中，光的頻率不同，這種光子鐘受到引力場的影響。

研究進展

1955年英國的國家物理實驗室（NPL）開創性實驗中發明了原子鐘，在2005年7月份美國家標準技術研究所（NIST）的物理學家宣布了一種新的鐳射光譜可以用來製造更加準確的器件。這種器件的發現在光子鐘上面進行的工作又被推進了一大步。

2007年日本研究人員展示的一種捕獲中性原子的方法可能開啟了計時方法的新紀元。這種將鍶原子捕獲進一個光格子，利用這些鍶原子 製成的光子鐘的精確度可達10-18秒。

當前計時的黃金基準是銫 -133 原子鐘，它的精確度達到了 10的-15次方 秒。種用光格子捕獲離子或是冷原子製成的光子鐘則可能替代原子鐘，但它的最大缺點是很難穩定。來自東京大學和日本國家計量協會的研究人員解決了這一難題。他們用光格捕獲了一群大約 10000 個溫度僅有2 毫開爾文的鍶原子，並用它們製成了一個高度穩定的振盪頻率為429 太赫的光子鐘。光格是利用鏡面反射使波為 813.4nm 光波形成駐波後的波峰和波谷構成的，原子被捕獲進駐波的波峰之間。

光格鐘與以往的中性原子光子鐘相比有更高的精確度，與離子光子鐘相比有更好的穩定性。 ”光格捕獲技術克服了長期困擾中性原子鐘的原子互碰問題，從而具有更好的穩定性。巨大的原子數量形成了一個強大的信號源，單個離子鐘的輻射信號太弱，需要對長時檢測量取均值。

2012年10月9日瑞典皇家科學院宣布，將2012年諾貝爾物理學獎授予法國物理學家塞爾日·阿羅什和美國物理學家戴維·瓦恩蘭，以表彰他們在量子物理學方面的卓越研究，評審會還表示，兩位獲獎者也在極端精準的光子鐘領域有著重大貢獻。