世界最精確的時鍾就深藏在美國國家標準與技術研究所這所6層的混凝土大樓裏。這裏，你能聽到數字世界最精確的心跳。

  美國國家標準與技術研究所(NIST)側重激光和量子物理學的研

 
世界最好的時鍾在美國國家標準與技術研究所裏製成

NIST-F1是美國最標準的時鍾，也是世界最精確的實用時鍾 

美國國家標準與技術研究所最新修正過的氫微波激射器

 
此芯片大的原子鍾可精確到十億分之一秒

此紅激光是未來超精確鈣原子鍾的一部分

在此隔間中，此紅激光集中的鈣原子上

此圓柱包含單個被捕獲的原子
，與黃綠色激光共振

   據美國《連線》雜誌報道，世界最精確的時鍾就深藏在美國國家標準與技術研究所(NIST)這所6cengdehunningtudalouli。takanqilaihaoxiangzhishiyixiangqingshaoniankexuezhanlanxiangmu，caliangdejingtouhejingzizaluandiduizaiyigeshanshuozheweiruoyinguangdeyuanzhushang，bingbeiyigeqingxidesuliaozhangpenggaizhu
，jiayibaohu。 

   現在存放於美國國家標準與技術研究所的這個銫原子鍾就是大名鼎鼎的NIST-F1。不過，等到F2明年出來時，此F1將會遜色不少。美國國家標準與技術研究所的時間與頻率部主任湯姆·奧布來恩說：“我們在時鍾的研製方麵基本上遵循摩爾定律，每10年就會提高一大等級。” 

   時鍾的精確度帶來了一門有關危機存在的時間科學。自從1904年(nian)美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)標(biao)準(zhun)與(yu)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)所(suo)從(cong)德(de)國(guo)製(zhi)表(biao)廠(chang)購(gou)買(mai)一(yi)座(zuo)擺(bai)鍾(zhong)以(yi)來(lai)，如(ru)今(jin)此(ci)單(dan)位(wei)已(yi)經(jing)成(cheng)了(le)時(shi)鍾(zhong)記(ji)錄(lu)的(de)保(bao)持(chi)者(zhe)
，打(da)造(zao)了(le)世(shi)界(jie)最(zui)精(jing)確(que)的(de)時(shi)間(jian)標(biao)準(zhun)。 

   其最新一代原子鍾其精確度已經超越了原來狹小的範圍，使許多時鍾的精確度成了廢物。而且
，該所400名科學家
、工(gong)程(cheng)師(shi)和(he)員(yuan)工(gong)對(dui)時(shi)鍾(zhong)的(de)研(yan)究(jiu)更(geng)加(jia)投(tou)入(ru)，更(geng)精(jing)益(yi)求(qiu)精(jing)，他(ta)們(men)正(zheng)在(zai)將(jiang)原(yuan)子(zi)鍾(zhong)縮(suo)小(xiao)成(cheng)穀(gu)粒(li)大(da)小(xiao)
，並(bing)測(ce)試(shi)新(xin)的(de)精(jing)確(que)度(du)，以(yi)探(tan)測(ce)重(zhong)力(li)和(he)磁(ci)場(chang)的(de)相(xiang)對(dui)波(bo)動(dong)。10年內，他們的工作將對醫學成像和地質勘測等不同領域產生深遠影響。 

   顯(xian)舊(jiu)的(de)米(mi)色(se)牆(qiang)壁(bi)和(he)多(duo)變(bian)的(de)油(you)布(bu)地(di)麵(mian)，美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)標(biao)準(zhun)與(yu)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)所(suo)的(de)時(shi)間(jian)與(yu)頻(pin)率(lv)部(bu)在(zai)刻(ke)苦(ku)改(gai)寫(xie)時(shi)間(jian)的(de)精(jing)確(que)度(du)。一(yi)些(xie)看(kan)起(qi)來(lai)心(xin)煩(fan)意(yi)亂(luan)的(de)科(ke)學(xue)家(jia)在(zai)大(da)廳(ting)裏(li)來(lai)回(hui)走(zou)動(dong)
，偶(ou)爾(er)看(kan)一(yi)眼(yan)外(wai)人(ren)。畢(bi)業(ye)生(sheng)則(ze)身(shen)穿(chuan)古(gu)怪(guai)的(de)T恤，在樓內踱步，夾著好用的工具和厚厚的文件夾穿行於辦公室和實驗室，而電纜和管道則彎彎曲曲地橫過天花板。 

   時間精確度是當今數字世界的心跳 

   因為時間精確度是當今數字世界的心跳。每一個手機基站安裝上原子鍾，可以從一個塔管理另一個塔。而太空時鍾會讓汽車中的GPS告(gao)訴(su)你(ni)身(shen)在(zai)何(he)處(chu)
，較(jiao)小(xiao)的(de)時(shi)鍾(zhong)可(ke)以(yi)讓(rang)你(ni)的(de)無(wu)線(xian)裝(zhuang)置(zhi)能(neng)調(tiao)諧(xie)。當(dang)汽(qi)車(che)具(ju)備(bei)穩(wen)定(ding)控(kong)製(zhi)能(neng)力(li)時(shi)，可(ke)以(yi)讓(rang)你(ni)避(bi)免(mian)車(che)禍(huo)。這(zhe)就(jiu)是(shi)美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)標(biao)準(zhun)與(yu)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)所(suo)密(mi)室(shi)中(zhong)的(de)銫(se)原(yuan)子(zi)鍾(zhong)的(de)大(da)好(hao)用(yong)途(tu)。 

   然而
，光學頻率測量集團的物理學家利奧·何爾伯格更加關心未來的時間。他們正在測試一種新的時間精確度，是采用鈣和鐿這樣的原子來測量。像NIST-F1一樣，銫原子鍾使用激光來給銫原子減速，以達到測量狀態，之後調整微波信號，使其接近銫的共振頻率每秒9,192,631,770個周期。 

   通過這一辦法，可以將F1精確度達到最佳。為了達到F1的最佳精確度，科學家得知道它們相對此時鍾的精確位置
，再考慮天氣、海拔和其它外在因素的影響。比如，熱天下
，連接F1與美國科羅拉多州大學實驗室的光纖會延長10毫米
，科學家得不斷跟蹤和加以計算。在F1的精確度下
，位置變動都會影響原子鍾的精確度。比如
，最近科學家將原子鍾從3層移到2層之後，他們得重新調整其係統，才能彌補高度下降3.5米所導致的誤差。 

   相xiang對dui鈣gai和he鐿yi原yuan子zi，銫se原yuan子zi可ke以yi算suan是shi原yuan子zi鍾zhong之zhi父fu了le。何he爾er伯bo格ge的de研yan究jiu小xiao組zu要yao專zhuan門men調tiao整zheng這zhe些xie粒li子zi
，由you於yu采cai用yong微wei波bo來lai做zuo太tai慢man，於yu是shi科ke學xue家jia改gai用yong彩cai色se激ji光guang來lai代dai替ti。何he爾er伯bo格ge說shuo，每mei一yi個ge原yuan子zi都dou有you自zi己ji的de光guang譜pu特te征zheng，鈣gai對dui紅hong色se產chan生sheng共gong振zhen作zuo用yong
，鐿yi對dui紫zi色se有you共gong振zhen作zuo用yong。根gen據ju這zhe一yi原yuan理li，科ke學xue家jia希xi望wang製zhi造zao出chu更geng加jia精jing確que的de汞gong離li子zi鍾zhong
，打da造zao絕jue對dui穩wen定ding的de時shi鍾zhong。 

  修正地球形狀的相對變化 

   屆jie時shi，足zu夠gou精jing確que的de時shi鍾zhong能neng修xiu正zheng地di球qiu形xing狀zhuang的de相xiang對dui變bian化hua
，由you於yu地di球qiu形xing狀zhuang因yin環huan境jing因yin素su的de變bian化hua而er出chu現xian的de變bian化hua

，因yin此ci要yao對dui時shi鍾zhong進jin行xing的de修xiu正zheng。之zhi後hou
，科ke學xue家jia還hai將jiang修xiu正zheng宇yu宙zhou、天體物理學和時空的變化情況，繪製磁場和重力變化圖。這意味著不同的地形會有不同的重力偏移。科學家憑此可以繪製石油


、液體帆岩漿和地下水的分布圖。總之，美國國家標準與技術研究所正在打造首個探尋水源和礦藏的高科技探棒。 

   對dui於yu一yi艘sou行xing駛shi的de船chuan隻zhi

，這zhe種zhong時shi鍾zhong會hui因yin海hai底di形xing狀zhuang和he地di球qiu深shen處chu密mi度du的de變bian化hua而er改gai變bian頻pin率lv。對dui於yu火huo山shan，這zhe種zhong時shi鍾zhong頻pin率lv會hui隨sui岩yan漿jiang的de運yun動dong和he振zhen動dong而er變bian化hua。科ke學xue家jia使shi用yong這zhe些xie變bian化hua的de地di圖tu就jiu能neng區qu分fen鹽yan水shui和he淡dan水shui區qu域yu，或huo許xu最zui終zhong能neng根gen據ju地di麵mian下xia重zhong力li的de變bian化hua來lai預yu測ce火huo山shan、地震和其它自然災難的爆發。 

   此外
，科學家還在思考製作微型的原子鍾
，大小隻有方糖大，可以用AA電池帶動

，奧布來恩說
，其最顯而易見的應用是讓GPS接收器更加精確，當然還有其它用途。 

   去qu年nian秋qiu天tian，美mei國guo匹pi茲zi堡bao大da學xue的de研yan究jiu人ren員yuan使shi用yong美mei國guo國guo家jia標biao準zhun與yu技ji術shu研yan究jiu所suo生sheng產chan的de穀gu粒li大da原yuan子zi鍾zhong，繪hui製zhi了le老lao鼠shu心xin跳tiao的de磁ci場chang變bian化hua圖tu。他ta們men將jiang此ci時shi鍾zhong放fang在zai老lao鼠shu胸xiong部bu之zhi外wai2haomidedifang
，meicixintiaoyixia，jiuguanchalaoshufuhantiedexueyeshiruheyingxiangcishizhongdedidashengde。congci，meiguoguojiabiaozhunyujishuyanjiusuojiangcishizhongjingquedutigaolejudadeshuliangji。tamenjiangyipaizheleishizhongyongzuociliji
，chengleyizhongquanxindechengxiangshebei，keyongyujianzhaxinzanghedanaodehuodong。erqie
，cishebeifangbianxiedai，jiagezhiyoujibaimeiyuanyitai。 

   cijishuhaikeyiyongyutanxunneibugongzuodewaimianbiaoxiang。womenzhouweidediancichangwuchubuzai，qiehuiyinwomendehuodongerfashengqingweidebianhua。zugoujingquedeshizhonghuiyinzhexiecichangdebianhuaerchuxianbuan，tongguozheyiqingkuangjiunengtuicechushenmedongxizainali
，hedengdongxizaiyundong。xianglaoshudexinzangyiyang
，yipaitongbushizhongnengdazaoshishidehuanjingchixubianhuatu，zheyiyanjiujiaozuowuyuanleida。tongguocijishu，kexuejiazuizhongkenenghuizhaodaoshikonghezhonglizhijiandexiangdaozuoyong。 

   宇(yu)宙(zhou)學(xue)家(jia)對(dui)此(ci)特(te)別(bie)關(guan)心(xin)
，宇(yu)宙(zhou)早(zao)期(qi)模(mo)型(xing)表(biao)明(ming)物(wu)理(li)學(xue)定(ding)律(lv)會(hui)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，它(ta)還(hai)將(jiang)會(hui)隨(sui)著(zhe)我(wo)們(men)的(de)探(tan)測(ce)能(neng)力(li)而(er)出(chu)現(xian)變(bian)化(hua)。若(ruo)果(guo)真(zhen)如(ru)此(ci)

，科(ke)學(xue)家(jia)則(ze)希(xi)望(wang)此(ci)極(ji)度(du)精(jing)確(que)的(de)時(shi)鍾(zhong)能(neng)提(ti)供(gong)時(shi)空(kong)結(jie)構(gou)變(bian)遷(qian)的(de)第(di)一(yi)個(ge)證(zheng)據(ju)。