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　　沒有鐘擺，也沒有秒針走動(dòng)的滴答聲，一只“長(zhǎng)相”完全不符合人們對(duì)鐘的預(yù)期的黑色圓柱體搭乘天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室來(lái)到太空，成為人類歷史上第一臺(tái)在軌進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)的空間冷原子鐘。這只鐘對(duì)時(shí)間的測(cè)量基于原子物理，而又跟大部分的原子鐘不同，這只鐘應(yīng)用的是更為先進(jìn)的冷原子物理技術(shù)。
　　據(jù)上海光機(jī)所中科院量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任劉亮介紹，如果說(shuō)機(jī)械表1天差不多有1秒誤差，石英表10天大概有1秒誤差，氫原子鐘數(shù)百萬(wàn)年有1秒誤差，那么冷原子鐘甚至可以做到3億年誤差1秒。
　　空間冷原子鐘精確計(jì)時(shí)秘訣在于“高、冷”二字：一方面得益于太空中“天宮二號(hào)”的“微重力”環(huán)境，另一方面則因?yàn)殓娮陨淼摹袄洹薄?br/>　　在微重力環(huán)境下，原子團(tuán)可以做超慢速勻速直線運(yùn)動(dòng)，基于對(duì)這種運(yùn)動(dòng)的精細(xì)測(cè)量可以獲得較地面上更加精密的原子譜線信息，從而可以獲得更高精度的原子鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在地面上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的性能。
　　此外，利用激光冷卻技術(shù)，原子氣體被冷卻至極低的溫度，這極大地消除了原子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)原子鐘性能的影響。
　　“就像你坐在房間里，雖然看不見原子或分子，但里面的原子或分子都在運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生熱，這便是熱原子。冷原子技術(shù)是用激光的方法將原子溫度從室溫降低到接近絕對(duì)零度。對(duì)這些幾乎不動(dòng)的原子進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果會(huì)更加準(zhǔn)確?！眲⒘琳f(shuō)。
　　科學(xué)家解釋說(shuō)，這是為了在太空中做一個(gè)高精度的時(shí)間基準(zhǔn)。有了這個(gè)基準(zhǔn)，就可以把天上的原子鐘都同步起來(lái)，讓它們變得更為精準(zhǔn)。
　　由于空間軌道與地球表面之間存在大氣和電離層，地面高精度的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)與衛(wèi)星或宇航器進(jìn)行時(shí)間同步比對(duì)時(shí)，會(huì)受大氣多變狀態(tài)的干擾，導(dǎo)致各種誤差和不穩(wěn)定性。
　　空間冷原子鐘的在軌運(yùn)行，則將在太空中建立超高精度的時(shí)間頻率基準(zhǔn)，對(duì)其他衛(wèi)星上的星載原子鐘進(jìn)行無(wú)干擾的時(shí)間信號(hào)傳遞和校準(zhǔn)，使得基于空間冷原子鐘同步的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有更加精確和穩(wěn)定的運(yùn)行能力。
　　據(jù)科學(xué)家介紹，冷原子技術(shù)的發(fā)展使許多實(shí)驗(yàn)的精度大幅提高，使原來(lái)不可能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)成為可能。例如，目前的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只能用于近地范圍，未來(lái)有沒有可能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)系行星間的定位呢？若是能在空間合適的位置放置高精度原子鐘，就可以實(shí)現(xiàn)大尺度的高精度導(dǎo)航。
　　劉亮認(rèn)為，最合適的位置是太陽(yáng)系中的各個(gè)拉格朗日點(diǎn)，因?yàn)檫@里不受引力的影響。若在這些點(diǎn)上各放置一臺(tái)高精度原子鐘，則至少可以在太陽(yáng)系較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。這一旦實(shí)現(xiàn)，就可以進(jìn)行大尺度時(shí)空研究，例如可以驗(yàn)證廣義相對(duì)論在大尺度情況下是否成立等。
　　劉亮介紹，利用空間冷原子鐘還可以測(cè)量引力紅移，探測(cè)引力波以及暗物質(zhì)等?！皩?shí)際上，很多研究都是基于我們對(duì)于時(shí)空的測(cè)量。只要能探測(cè)到時(shí)空的變化，我們就能測(cè)出目前的方法感覺不到的東西?！彼f(shuō)。
（原載于《人民日?qǐng)?bào)海外版》 2017-09-13 06版）