麻省理工学院的研究人员创造了一种新型原子钟,它比现有模型更精确地计时。他们的新设计依赖于纠缠的原子,可以帮助科学家探测暗物质并研究重力对时间的影响。原子钟已经存在了很长时间,是世界上最精确的钟表。
原子钟使用激光来测量以恒定频率振荡的原子的振动。世界上最好的原子钟可以如此精确地计时,如果它们在宇宙开始时开始运行,那么今天只会差半秒。与当前的原子钟一样精确,麻省理工学院的新模型更加精确。研究人员表示,更精确的时钟是回答一些令人难以置信的问题的关键,例如重力对时间的影响以及时间是否会随着宇宙年龄的变化而变化。
新的原子钟测量被量子纠缠的原子。根据经典物理学定律,原子以一种不可能的方式相关联,并且使科学家能够更准确地测量它们的振动方式。新时钟可以达到相同的精度,但比没有纠缠的时钟快四倍。
麻省理工学院研究员兼该研究的主要作者 Edwin Pedrozo-Penafiel 表示,与当前最先进的光学钟相比,纠缠增强型光学原子钟有可能在一秒钟内达到更高的精度。研究人员说,如果当前最先进的原子钟适用于测量纠缠原子,时间会得到改善,这样在整个宇宙年龄中,时钟的偏差将小于 100 毫秒。
今天的原子钟旨在测量由数千种相同类型原子组成的气体,以估计平均振荡。典型的原子钟使用激光系统在激光形成的陷阱中捕获超冷原子气体。另一种频率接近原子频率的高度稳定的激光器探测原子振荡并跟踪时间。研究人员部分由 DARPA、国家科学基金会和海军研究办公室资助。