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发布时间:2021-11-23

  8月7日,國際計量局(BIPM)正式通知:中國計量科學研究院研製並運作的“NIM5銫原子噴泉鐘”通過評審,被接收為國際計量局(BIPM)認可的基準鐘之一,參與駕馭國際原子時(TAI)。這標誌著我國成為世界上少數幾個能參與駕馭國際標準時間的國家,在國際標準時間的産生過程中不僅具備了話語權,更具備了表決權。

  目前全球統一使用的國際標準時間是由國際計量局主導的協調世界時(UTC)。國際計量局將分佈在全球53個國家70多個守時實驗室的400多臺原子鐘所報送的數據進行加權平均,再利用獲其認可的少數幾個國家計量院研製的“世界上最好的基準原子鐘”數據加以校準,産生國際原子時(TAI),再經閏秒即産生UTC。

  在國際標準時間的産生和維護過程中,獲得國際計量局認可的這幾臺“世界上最好的基準原子鐘”數據如同準星一樣駕馭國際原子時,發揮著舉足輕重的作用。迄今為止,除了中國的NIM5,先後只有法、美、德、意、日、英、俄7國的14台銫原子噴泉基準鐘得到國際計量局的認可,參與駕馭國際原子時。

  NIM5是在科技部和國家自然基金委的支援下,由中國計量科學研究院研製的第二型銫原子噴泉鐘,2010年通過專家鑒定。目前其不確定度為1.510-15,相當於2000萬年不差一秒,穩定性達到了年運作超過300天、30天準連續運作率大於99%的世界先進水準。

  NIM5作為我國時間頻率體系的源頭,可定期校準中國計量科學研究院原子時標UTC(NIM),改善其頻率穩定度,同時參與國際合作,駕馭國際標準時間;非常時期,一旦美國關閉GPS信號或不能使用國際校準數據,NIM5可用於獨立駕馭守時鐘組,守住中國原子時,使我國時標系統保持510-15的高準確度。

  躋身駕馭國際原子時行列,對任何國家來説都是一件具有長遠戰略意義的大事。今年4月,NIST(美國國家標準與技術研究院)的第二台噴泉鐘Cs-F2獲准駕馭國際原子時。為此NIST專門召開發佈會,正式宣佈Cs-F2和Cs-F1並行運作,並作為美國民用時間頻率基準。Cs-F2的不確定度達到了3億年不差一秒的水準,堪稱目前全世界最準確的時鐘。

  準確可靠的時間頻率系統是重要的基礎戰略資源,許多重要領域,如交通、金融、智慧電網、移動通訊、電腦網路、衛星導航等的安全運作,都要依靠高精度的時間頻率計量。

  縱觀科技發展歷程,每一次計時能力的突破都會帶來革命性的技術進步,時間頻率和原子鐘領域已産生了6項諾貝爾獎。國際時間頻率諮詢委員會(CCTF)頻率基準工作組(WGFPS)主席、NIST-F2項目負責人斯蒂芬傑夫茨博士説:“在過去建造原子鐘的60年裏,我們了解到,每當我們建成一台更好的鐘,便會催生出一些無法預期的新應用。”

  NIM5被國際上的認可,標誌著我國銫噴泉鐘研究達到了世界先進水準,但和先進發達國家特別是美國相比還有較大差距。

  為此,在科技部、2019年中国地区十大调研咨询公。財政部和國家自然基金委的支援下,中國計量科學研究院正在進行新一代銫原子噴泉鐘NIM6的研製,目前已進入調試階段,全部完成後時間頻率不確定度將達到510-16,相當於6000萬年不差一秒,步入國際先進行列的“第一梯隊”。

  與此同時,具有更高準確度潛力的鍶原子光鐘的研究工作也已正式開展。目前已實現系統的閉環鎖定,近期將向國際時間頻率諮詢委員會(CCTF)提交絕對頻率測量數據並參與國際推薦值的計算。光鐘被公認為下一代時間頻率基準,預期完成後時間頻率不確定度將達到510-18,相當於幾十億年不差一秒。對於2019年後,我國在國際“秒”的重新定義問題上爭得發言權和主動地位具有重要意義。

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