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激光冷卻銫原子噴泉鐘科研成果獲國家科技進步一等獎我國時間頻率基準(zhǔn)600萬年不差1秒

發(fā)布時間：2007-12-04 作者：來源：瀏覽：903

    2月27日上午，中共中央、國務(wù)院在北京隆重舉行國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會。這次大會獎勵共計329項，其中，國家科技進步一等獎20項。中國計量科學(xué)研究院“NIM4激光冷卻-銫原子噴泉時間頻率基準(zhǔn)裝置研究”榮獲國家科技進步一等獎。課題組長李天初參加會議并上臺領(lǐng)獎。
    在科技部和國家自然科學(xué)基金委員會的支持下，中國計量科學(xué)研究院立項研制的我國最新一代時間頻率基準(zhǔn)“NIM4激光冷卻-銫原子噴泉時間頻率基準(zhǔn)”，經(jīng)過實驗測試和評估，裝置運行可靠，性能穩(wěn)定，頻率準(zhǔn)確度達到5×10-15，相當(dāng)于600萬年不差一秒，達到世界先進水平。這是繼法、美、德之后自主研制成功銫原子噴泉鐘時間頻率基準(zhǔn)裝置（NIM4銫噴泉鐘），并于2004年被批準(zhǔn)作為國家時間頻率基準(zhǔn)運行，標(biāo)志著中國成為國際上少數(shù)具有獨立完整的時間頻率體系的國家之一。
      時間單位秒(s)是國際計量單位制(SI)規(guī)定的7個基本物理量中最重要的一個。1967年國際計量大會通過決議，將秒的定義從天文秒改為基于銫原子躍遷的原子秒。從此，實驗室型銫原子鐘提供復(fù)現(xiàn)秒定義的手段，成為時間頻率計量的基準(zhǔn)裝置。時間頻率作為一個重要的基本物理量，在國民經(jīng)濟、國防建設(shè)和基礎(chǔ)科學(xué)研究中起著重要的作用。可以說，幾乎任何科學(xué)研究都離不開精確的時間計量。它是基礎(chǔ)物理學(xué)研究的一個重要方面。近10年來的諾貝爾物理獎有3個都和時間頻率標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。
      NIM4銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘研制中實現(xiàn)了一系列創(chuàng)新，主要有：在國際上首次提出噴泉鐘運行率的概念，第一次將鐘運行可靠性用定量表述，并在2003年率先達到運行率95%；首創(chuàng)用單根光纖傳輸四束水平裝載-冷卻光，改善對射光功率平衡；在國際上首次利用選態(tài)微波功率控制原子密度，改善冷原子碰撞頻移評定；提出并成功實現(xiàn)正負(fù)交替采樣，改善頻率鎖定穩(wěn)定度。
      原子鐘是GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）的核心技術(shù)，目前GPS的時間體系依賴的是美國軍方原子時，并溯源到美國標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)院(NIST)的銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘。由于時間頻率基準(zhǔn)關(guān)系到國家核心利益，而銫原子基準(zhǔn)鐘是一個國家獨立時間頻率體系的源頭。因此，世界上有實力的發(fā)達國家不斷地投入人力、物力、財力，研制改進一代又一代銫原子基準(zhǔn)鐘，作為國家時間頻率計量的基準(zhǔn)裝置。在非常時期，一旦美國關(guān)閉GPS，中國的守時系統(tǒng)失去與國際時間頻率協(xié)作的聯(lián)系時，就可以獨立校準(zhǔn)NIM守時鐘組，保證我國時間頻率體系的獨立完整運行，滿足國家核心部門對時間頻率計量的需要。