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“雕刻”时间的人:超窄线宽激光研制

导读: 其实,北京时间并非来自北京,而是来自位于临潼骊山脚下的中国科学院国家授时中心。在这里,有一群“雕刻”时间的人,他们用智慧和汗水把对时间的测量精确到千亿分之一秒。

“雕刻”时间的人:超窄线宽激光研制

团队科研人员在进行研究工作。 本报通讯员 白浩然摄

“现在是北京时间……”

听到这熟悉的声音,你是否想过北京时间产生于哪里?

其实,北京时间并非来自北京,而是来自位于临潼骊山脚下的中国科学院国家授时中心。在这里,有一群“雕刻”时间的人,他们用智慧和汗水把对时间的测量精确到千亿分之一秒。他们就是国家授时中心主任张首刚和他的“时间团队”。

为了千亿分之一秒的精确

北京时间是我们每天都在使用的标准时间。中国科学院国家授时中心承担着我国标准时间的发播任务。时间频率基准重点实验室依托于该中心,是我国标准时间产生、保持和应用的中科院重点实验室。

时间频率基准重点实验室要保证我国标准时间的精确度,首先要有高精度时间频率的产生装置,也就是原子钟。国家授时中心安放了30多台原子钟,这是国内最大的守时钟组。每天,科研人员要根据原子钟的数据计算出时间,并将原始数据和计算后的数据上传给国际时间局,用来计算国际标准时间。

高精度的时间不仅在通信、证券、航空、国防等领域具有重要意义,作为最基本的物理量,对提升国家科研水平也有着基础性作用。“时间的毫厘之差,会带来距离的千里之谬。比如飞船对接,一旦时间差百万分之一秒,就会出现300米的距离偏差。”张首刚介绍说。因此,所谓高精度,起码要做到千亿分之一秒的精确。

为了这千亿分之一秒的精确,多年来张首刚带领时间频率基准重点实验室,围绕高精度时间频率的产生和保持,展开量子频标、时间频率测量和控制、时间频率传递、守时理论与方法、时间用户系统等方向的应用基础研究。

判断时间性能的第一条是守时实验室的钟组在国际原子时计算时的权重。权重越大,说明这个守时实验室越重要。目前,全世界共有400多台原子钟,按照常规,每个月国际时间局会根据各地原子钟数据,计算和发布一次国际标准时间。作为全球最重要的守时实验室之一,我国的时间频率基准重点实验室对国际原子时计算的权重贡献位居世界前列。“这说明我们的原子钟精准度高,北京时间的性能相当不错!”张首刚介绍说。

目前,围绕我国标准时间的产生、保持和应用,国家授时中心已经形成了“原子钟——守时——授时——用时”的时间频率学科链,以及以“时间——信号——轨道”为特色的卫星导航系统研发技术优势。我国空间技术、测绘、地震、交通、通信等多个行业和部门都在接受和应用着来自这支“时间团队”的授时服务。

科研团队情系骊山

高性能原子钟是国家战略资源。由于历史原因,我国高性能原子钟的研制水平远远落后于国际先进水平。没有自己的原子钟,我国将在时频领域核心技术上受制于人。

2004年,张首刚辞去法国巴黎天文台职位回国后,在现任中国科学院院长白春礼的建议下,放弃了原定去上海的工作,回到故乡陕西,来到我国唯一从事时间频率科学和技术研究的中国科学院国家授时中心,从无到有组建科研团队,潜心进行高性能原子钟研制。

张首刚说:“国家授时中心在这方面是零基础,当时整个西安地区都没有冷原子研究,可是我研究的新型原子钟恰恰需要冷原子技术,所以困难是可想而知的。”

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