停电后再次供电的时候，你怎么知道把表设定在几点？ 你有没有想过时间是怎么调节的？ 在美国，时间标准由美国海军天文台主时钟( USNO )规定，来源于国防部官方时间。 这些机制的影响可以通过闹钟、计算机、录音机和会议日程的形式被我们所有人感受到。 学习所有关于原子钟的知识，以及它们如何让世界运转！

如果你读过GPS接收机的工作原理，你就会知道原子钟对系统非常重要。 在新表的广告中经常听到原子钟。 这些时钟会自动与科罗拉多州博尔德的原子钟同步。 原子钟对各种科学事业也很重要。 那么让我们从钟表的一般概念开始吧。 时钟的工作是记录时间的流程。 所有钟表都是通过计算“谐振器”的“滴答声”来实现这一点的。 在钟摆钟表中，谐振器是钟摆，钟表的齿轮是通过计算钟摆的共振(往复摆动)来记录的。时间 钟摆通常以每秒摆动一次的频率共振。 数字时钟使用电力线上的振动(美国每秒60周，欧洲每秒50周)或石英晶体的振动作为谐振器，由数字计数器进行计数。 时钟的精度取决于指定频率下谐振器的精度。 原子钟是将原子的共振频率用作其谐振器的钟表。 根据大英百科全书的说法，谐振器“调节由原子或分子的量子跃迁(能量变化)辐射或吸收的微波电磁辐射的频率”。 这种方法的优点是原子以极其一致的频率产生共鸣。 如果你提取铯原子并使其共鸣，它会以和其他铯原子完全相同的频率共鸣。 铯133的振荡频率为每秒9，192，631，770次。 这个精度和石英表的精度完全不同。 石英表中，石英晶体的制备使其振荡频率接近某一标准频率； 但是，根据制造公差的不同，每个结晶会稍有不同，频率会随着温度等而变化。 铯原子总是以相同的已知频率共振——。 这就是原子钟如此准确的原因。

如果你认为Apple Watch是最酷的时机产品，那就想想吧。 德国科技大学( PTB )科学家刚刚在《Physical Review Letters》杂志上发表了一篇关于历史上最准确的计时设备的论文。 那大大地打破了以前冠军的原子钟。 事实上，新的单离子时钟非常准确，可能需要重新定义什么是“秒”。 要了解单离子钟，首先要了解它的前身原子钟。 科学家们花了很多时间。 观察了时间原子。 他们发现，原子的电子在原子中从一个能级跃迁到另一个能级时，会做很多可预测和可检测的事情。 (还记得在学校必须画的电子云吗？ 请参阅。 原子钟中，原子相对静止，以激光和微波等已知频率的能量发射。 这个能量爆炸导致电子移动，时钟计算这些移动。 通过将两个已知的东西(电子行为和能量爆炸的特性)组合起来，计算一个未知的东西(时间 )过去了多少，时钟就可以知道时间已经过去了多少。 计时的准确性是通过每个“滴答”的长度与其他“滴答”的长度一致的准确度来衡量的。 钟表的计时形式非常准确，目前对“秒”的定义来自目前最好的原子钟——铯原子钟。 根据科学家们系统的不确定性水平来衡量钟表的准确性是错误率。 德国人的单离子钟在这一点上打破了原子钟的计时系统。 其系统的不确定性为3 x 10 -18。 这比铯原子钟好100倍。 这是自物理学家汉斯德梅尔( Hans Dehmelt )于1981年表示这是可能的以来，科学家们一直努力的精度。 PTB单离子钟表使用镱Yb，但英国和中国也有基于Sr、Ca、Al等其他离子的单离子钟表的研究项目。 在PTB从事光钟表工作的Christian Tamm博士在电子邮件中告诉我们：“这些离子系统在精度潜力和技术复杂性方面分别有独特的优点和缺点。” Tamm补充说：“Yb似乎具有挑战Al的高精度潜力，但基于Yb的时钟可能更容易实现和优化。” 这个发现比仅仅让你能按时参加下一场游泳比赛有更大的意义。 超准确的时机对GPS，进而对互联网产生了很大的影响。 PTB想用那个表验证物理理论。

科学家们提出了寻找具有双拉德相互作用的超轻质标量暗物质( DM )的实验。 有违反CP的情况。 超轻膨胀子DM作为背景场，在微结构常数和质子-电子质量比等标准模型参数中可以引起微小但相干的振动。 这些微小的变化可以通过原子钟的准确频率比较来检测。 我们的实验将目前基本常数漂移的探索扩展到了动机良好的高频区域。 我们提出的设置，可以从一个015电子伏检测出有潜力发现2拉键的1个011倍的重力强度，使电流等效原理的极限提高达到了最大8位数。 指出了一个有潜力的04未来光学时钟和核时钟灵敏度增强和引力波探测器中可能的特点。 最后讨论了超轻标量DM的宇宙学约束和天体物理学提示，表明它与所提出的实验室实验中可访问的参数范围是互补和兼容的。