时间：它会弯曲和扭曲，或者似乎加快或减慢，具体取决于您的位置或感知。因此，准确测量它的经过是物理学中最基本的任务之一 —— 这可以帮助我们登上火星，甚至观察暗物质。

现在，美国国家标准与技术研究院（NIST）和特拉华大学的物理学家们已经开发出了迄今为止最精确的原子钟，他们使用光的“网”来捕获和激发弥漫的冷锶原子云。

科罗拉多大学NIST联合实验室天体物理研究所（JILA）实验室的物理学家叶军（音译）说：“这个时钟非常精确，即使在微观尺度上，它也能探测到广义相对论等理论预测的微小效应。它正在挑战计时的极限。”

锶钟的总系统精度为8.1 x 10-19，是之前记录保持者的两倍，精度更高。

NIST是一个研究人员修补技术以提高全球标准测量（例如国际时间单位）准确性的地方；第二。

当一个固体块可以用来代表一个质量单位时，时间缺乏一种持久的物理性质，我们可以返回来进行一致的测量。相反，我们依赖于以可靠的方式重复的模式，比如地球的自转，钟摆的摆动，或者一块带电的石英的嗡嗡声。

虽然每一个都是可预测的，但即使是地球的自转也会逐渐减慢和加速。在自然界中找到可以以最小程度变化的方式测量的模式，将导致更精确的计时测量。

其中一种模式是围绕原子的受激电子的抖动。例如，标准秒是由围绕铯原子运行的特定电子的“跳跃”来定义的。在特定频率的微波的激励下，它们以每秒9192631770次的速度发射到更高的能量状态，并再次返回。

铯原子钟于1955年首次研制出来，此后不断改进，今天最好的铯原子钟每年的时间误差在亿分之一秒以内。相比之下，你的石英手表每年大约会慢或快180秒（或3分钟）。

然而，由于原子钟技术的迅速发展，测量科学家正在考虑在未来十年重新定义秒。

在过去的二十年里，用比微波波长更短的光激发原子或离子的原子钟已经脱颖而出，创造了稳定性和准确性的记录。

这个新的原子钟是由JILA物理学家Alexander Aeppli及其同事开发的，比叶军和其他JILA同事在2019年帮助开发的之前最好的光学晶格钟有了巨大的飞跃。

“它为迄今为止报道的所有光学时钟设定了精度基准，”Aeppli、叶军和同事在他们的预印本中描述这种新时钟时写道。

在激光的一维“网”中，时钟捕获了数万个锶原子，提供了更高的精度。在超低温锶原子薄层上，在超高真空中运行的浅光网，也通过减少激光和原子相互碰撞的不稳定效应，将误差降到最低。

有了这样的精度，这个时钟预计每300亿年只会损失一秒，这可以帮助太空旅行者在遥远的地方保持时间。

叶军说：“如果我们想要在火星上精确着陆航天器，我们将需要比我们今天的GPS精确几个数量级的时钟。这个新的时钟是实现这一目标的重要一步。”

越来越精确的时钟也可能记录到原子振荡的微小偏差，这可能表明与暗物质或引力的相对论性引力存在微弱的相互作用。

研究人员写道：“稳定性和准确性的每一次提高都打开了探索的新领域，比如为暗物质设定界限，或者探索广义相对论。”

但是，除了光学原子钟之外，可能还有其他方法可以到达这些新领域。研究人员也一直在尝试使用量子纠缠来保持时间，以及用激光激发原子核，而不是整个原子，这可以用来制造更稳定的计时设备。

这项研究在同行评议期刊《物理评论快报》上发表之前，已经发布在arXiv预印本服务器上。

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