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摘要：JILA的和研究人员利用锶原子和一系列激光束的组合来制造一个可能如此精确的时钟能够在比以往任何时候都更小的尺度上测量重力的相互作用。目前的原子钟在数百亿年中以秒为单位关闭。[5个最精确的时钟]为了达到这样的精度，研究小组冷却了锶原子，以防止它们四处移动和相互碰撞——这是一种可以摆脱它们振动的东西。这项研究在10月6日出版的《科学》杂志上有详细介绍。
一种新型的原子钟比任何一种已经建成的原子钟都更精确，能够在宇宙生命周期的一千倍内平稳地运转。除了是迄今为止最好的计时器外，新的所谓量子气钟也许有一天能提供对新物理学的见解。JILA的
和研究人员（以前也被称为实验室天体物理联合研究所）利用锶原子和一系列激光束的组合来制造一个可能如此精确的时钟能够在比以往任何时候都更小的尺度上测量重力的相互作用。这样做，它可能会揭示出它与其他基本力之间关系的本质，这是一个困扰物理学家数十年的谜团。
原子钟通过像非常精确的节拍器一样使用原子的振动来测量时间。目前的原子钟在数百亿年中以秒为单位关闭。这个最新的迭代足够精确，在大约900亿年的时间里，它只会关闭1秒。[5个最精确的时钟]
为了达到这样的精度，研究小组冷却了锶原子，以防止它们四处移动和相互碰撞——这是一种可以摆脱它们振动的东西。首先，他们用激光打原子。当被激光中的光子击中时，原子吸收了它们的能量，重新发射出一个光子，失去动能，变得更冷。但那还不够酷。所以为了让它们更冷，研究小组依靠蒸发冷却，让一些锶原子蒸发，接受更多的能量。它们只剩下10000到100000个原子，在绝对零度以上10到600亿分之一度的温度下，也就是零下459华氏度（零下273摄氏度）。
冷原子被激光的三维排列所捕获。横梁的设置互相干扰。当他们这样做时，他们创造了低势能和高势能的区域，称为势能井。这些井就像一堆鸡蛋盒子，每个盒子里都装着一个锶原子。
原子变得非常冷，以至于它们不再相互作用——不像正常的气体，在这种气体中，原子随机地运行，并从同伴身上弹开，这样冷却的原子仍然保持静止。然后，它们开始以一种不像气体更像固体的方式活动，尽管它们之间的距离比固体锶中发现的要大得多。国家标准与技术研究所的物理学家、项目负责人叶军在接受《生活科学》采访时说：“从现实生活中你可以看到爱因斯坦相对论的8种方式来看，‘
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’’从这个角度来看，它是一种非常有趣的材料；它现在的性质就像是固态一样。”。（JILA由NIST和科罗拉多大学Boulder分校联合运营）
此时，时钟已经准备好开始计时：研究人员用激光击中原子，激发了环绕锶原子核的一个电子。因为电子受量子力学定律的支配，人们不能说电子一旦被激发，处于什么能级，只能说它有可能处于一个或另一个能级。为了测量电子，10秒后，他们又向原子发射了一束激光。激光测量电子在原子核周围的位置，就像激光的一个光子被原子重新发射一样——在这段时间（10秒）内，它振荡了多少次。
平均测量数千个原子，这就是原子钟的精度，正如平均数千个相同摆的节拍可以更精确地知道摆的周期。
到目前为止，原子钟只有一个原子“弦”而不是一个三维晶格，因此它们不能进行如此多的测量“就是这样，”叶说，
“就像比较手表一样，”叶说利用这个类比，激光脉冲在原子上引发相干振荡。十秒钟后，我们再次打开脉冲，问电子‘你在哪里？’这种测量是数千个原子的平均值。
使电子保持在两种状态之间是很困难的，叶说，这是原子需要如此冷的另一个原因，这样电子就不会意外地接触到任何其他东西。
时钟基本上可以测量秒到万亿分之一。叶说，这种能力不仅仅是一个很好的计时器；它可能有助于寻找暗物质等现象。例如，人们可以用这样一个精确的计时器在太空中进行实验，看看原子的行为是否与传统理论预测的不同。
这项研究在10月6日出版的《科学》杂志上有详细介绍。
最初发表在《生命科学》上。
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