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　　沒有鐘擺，也沒有秒針走動的滴答聲，一只“長相”完全不符合人們對鐘的預(yù)期的黑色圓柱體搭乘天宮二號空間實驗室來到太空，成為人類歷史上第一臺在軌進(jìn)行科學(xué)試驗的空間冷原子鐘。這只鐘對時間的測量基于原子物理，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)上海光機所中科院量子光學(xué)重點實驗室主任劉亮介紹，如果說機械表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時秘訣在于“高、冷”二字：一方面得益于太空中“天宮二號”的“微重力”環(huán)境，另一方面則因為鐘自身的“冷”。

　　在微重力環(huán)境下，原子團(tuán)可以做超慢速勻速直線運動，基于對這種運動的精細(xì)測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，實現(xiàn)在地面上無法實現(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動對原子鐘性能的影響。

　　“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動，運動就會產(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零度。對這些幾乎不動的原子進(jìn)行測量，結(jié)果會更加準(zhǔn)確?！眲⒘琳f。

　　科學(xué)家解釋說，這是為了在太空中做一個高精度的時間基準(zhǔn)。有了這個基準(zhǔn)，就可以把天上的原子鐘都同步起來，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，地面高精度的時間基準(zhǔn)信號與衛(wèi)星或宇航器進(jìn)行時間同步比對時，會受大氣多變狀態(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行，則將在太空中建立超高精度的時間頻率基準(zhǔn)，對其他衛(wèi)星上的星載原子鐘進(jìn)行無干擾的時間信號傳遞和校準(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)展使許多實驗的精度大幅提高，使原來不可能進(jìn)行的實驗成為可能。例如，目前的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只能用于近地范圍，未來有沒有可能實現(xiàn)太陽系行星間的定位呢？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系中的各個拉格朗日點，因為這里不受引力的影響。若在這些點上各放置一臺高精度原子鐘，則至少可以在太陽系較大范圍內(nèi)實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。這一旦實現(xiàn)，就可以進(jìn)行大尺度時空研究，例如可以驗證廣義相對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量引力紅移，探測引力波以及暗物質(zhì)等?！皩嶋H上，很多研究都是基于我們對于時空的測量。只要能探測到時空的變化，我們就能測出目前的方法感覺不到的東西?！彼f。