一秒有多長？德國科學家發明新時鐘，重新定義一秒鐘的...

stanleychan

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一秒有多長？德國科學家發明新時鐘，重新定義一秒鐘的長度

是以銫原子（Caesium, Cs）發出的微波訊號來回「擺動」 9,192,631,770 次為一秒

一遙 明日科學


在你讀完這句句子時，相信已過了一秒鐘的時間。對大部分人來說，一秒眨眼即過，但在科學家的眼中，準確的計時裝置不但能為科學帶來新的發現，亦能改善多種現有的科技。因此，德國的一班科學家在過去不斷研究更準確的計時技術，而在上個月，他們終於在一本雜誌裏發表了他們多年的成果。
近 50 年來，一秒鐘的長度一直由相同的國際標準所定義。但一班德國科學家卻發明了現今最準確的時鐘，有可能重新定義一秒鐘的長度。據他們的計算，他們製造的時鐘如果由宇宙大爆炸的一刻開始運作，到 140 億年後的今天，這時鐘只會慢了 100 秒。

  

雖然普通人無法感覺到這新時鐘帶來的準確度，但它卻能改善我們現有的 GPS 定位系統，減少定位系統數厘米至數米的誤差。同時，依賴時間準確性運作的供電系統及電腦金融網路亦能得以改善。
由於這新時鐘是使用一個有別於傳統原子鐘的計時方法，因此它將會稍微改變時分秒的長度。其實傳統原子鐘跟擺鐘的原理相近，只不過原子鐘不使用金屬吊擺的擺動來計時，而是以銫原子（Caesium, Cs）發出的微波訊號來回「擺動」 9,192,631,770 次為一秒。但如擺鐘一樣，原子鐘同樣會產生誤差，每 30 天左右，原子鐘將比原本時間快了或慢了十億分之一秒（一毫微秒）。
世上首個銫原子鐘 （圖：NPL)有鑑於此，正在研發當中的新時鐘，將使用比銫原子「擺動」次數更頻密的鍶原子（Strontium, Sr）減少誤差。以這新技術計算的話，一秒將等於原子 429 萬億個週期，遠比以往使用的 91 億週期精密。由於鍶原子隸屬光學色譜，科學家將放棄以往使用的微波原子鐘，轉而研究光學時鐘，令每 28 天的時間誤差減低至一百億分之二秒。
德國國家計量組織（German National Metrology Institute）的克里遜‧格利賓（Christian Grebing）教授表示，這研究是應用光學原子鐘技術的里程碑，他指出：「這研究讓我們知道，我們現今已有能力採用光學時鐘，獲取正面的效果。」
光學時鐘背後的科技並不簡單，首先科學家必需準確地分離一些原子或離子，然後把這些粒子關進一個與外界分離的真空密室中，最後利用雷射觀察粒子的活動。這技術的概念雖然並不嶄新，但因為它的複雜性，使科學家一直未能完善它所需的科技。
光學原子鐘 （圖：NPL）格利賓教授表示，他們現在已能有效地使用光學時鐘，但要正式地重新定義國際時間標準，需有待十年的時間。這是由於德國並非唯一正研究光學原子鐘的國家，其他國家亦分別提出利用鋁原子和離子計時。因此，這十年將給予科學家足夠時間達成協議。
格利賓教授希望他們的研究能改善全球計時方面的基建，為世界帶來更準確的時鐘，然後將新時鐘應用於現有的基礎建設：「這是改進全球計時技術的第一步。」

楊灝貽

有時鐘先有上一刻同下刻
同大自然變化隔離, 可以抽象思考嘅數字時間觀念
仲將佢視為理所當然
唔覺得係人為嘅錯覺

bcyeung

一生太短，一秒太多！

thx for sharing