新型原子鐘測量誤差更小

美國麻省理工學院團隊日前發佈消息稱，該團隊設計了一種新型原子鐘，透過測量被量子糾纏的原子能達到誤差更小的計時，僅十分之一秒。

原子鐘，是一種計時裝置，最初是由物理學家創造出來用於探索宇宙本質。和牆上滴滴答答的鐘一樣，原子鐘也是一種時鐘，只不過後者是以雷射光測量原子恆定共振頻率以計算及保持時間的準確度，原子中的振動是科學家目前觀察到最穩定的周期性事件，因此原子鐘比世界上所有時鐘都還要準時。而現在麻省理工團隊證明，原子鐘還可更準確測量原子振盪，以此足夠靈敏可檢測暗物質、重力波等現象。

研究團隊已建立一個新原子鐘，但不像目前最先進設計是測量隨機振盪原子雲。他們利用一種叫做量子糾纏的奇特現象，在該現象中粒子會緊密地連接在一起。研究人員解釋稱，量子糾纏有助減少原子振盪時產生的不確定性，能夠精準計時。

原子鐘可以揭曉構成宇宙四分之三以上難以捉摸的“暗物質”，也可以用於研究引力對時間的影響。麻省理工學院電子工程師佩那菲爾指出，與目前最先進的光學時鐘相比，量子糾纏增強光學原子鐘有可能在一秒內達到更高精度。就像落地式大擺鐘利用擺錘的擺動進行計時一樣，原子鐘利用激光來測量原子雲的有規律振動，這是科學家目前可以觀測到最穩定的周期性事件。

在理想的情況下，民眾可以利用單個原子的運動進行計時，然而在原子尺度上，量子力學的奇特規則開始發揮作用，同時該測量結果受統計概率影響，必須取平均數值才能產生可靠的數據。

麻省理工學院物理學家科倫坡解釋稱，新型原子鐘可用於揭曉難以捉摸的“暗物質”，這些暗物質被認為構成宇宙的四分之三以上，而且可用於研究引力對時間的影響。

研究人員稱，這意味着糾纏原子的單個振盪在一個共同頻率附近收緊，從而提高時鐘測量的精度。在他們的最新時鐘設計中，佩那菲爾和同事將大約三百五十個鐿原子（稀土元素）糾纏在一起，鐿原子每秒振盪十萬次，比鈀原子（傳統原子鐘中使用的元素）的振盪頻率更高，這一試驗意味着，如果原子振盪跟蹤準確的話，這種新型時鐘甚至可以分辨出更短暫時間範圍的差異。

下一階段，研究團隊將進一步研究新型原子鐘的性能以及提升效率。目前，還需要經過多項提升測試，希望在未來一段時間再有新突破。

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