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光学领域伟大的人物之一叶军:光阴的故事

2013-05-25 09:34
雷本祖
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  叶军1999年8月回到JILA,建立了自己的实验室,虽然是独立研究,但与约翰·霍尔博士有密切合作。几年前,霍尔退休时,叶军接管了他的实验室。他在霍尔的诺奖成就——解决光梳技术最关键的实验中发挥了极为重要的作用。

  所谓的“光梳”是指拥有一系列频率均匀分布的光频谱,这些频谱仿佛一把梳子上的齿或一根尺子上的刻度,光梳可用于测定未知频谱的具体频率。1978年,汉斯首次提出光梳的概念,20世纪末,汉斯、霍尔、叶军及其他研究人员对光梳技术进行了有效改进,测量精度达小数点后15位。

  叶军要更上一层楼,他和他的博士生、博士后们有一个共同目标:做世界上最好的原子钟。 2006年12月1日出版的《科学》杂志发表了他的研究小组的最新突破成就:《在1秒时间范围内光原子的共振》(optical atomic coherence at the 1-Second Time Scale)。美国《新科学家》杂志预言:(叶军的)这台锶原子钟将取代现存于NIST的铯原子钟,成为世界新的黄金计时标准。

  卡尔·蔡司研究奖的网站这样评价叶军的锶原子钟:“从精度和稳定性看,他的测量装置是目前世界上测量光跃迁的锶原子钟中最领先的装置之一。专家们预测,这台钟测量时间的精度比目前保存在美国国家标准和技术局中的铯原子钟更准确……其准确率相当于7000万年差一秒。”

  站在巨人的肩上,叶军有更大的梦想:“我在加州理工学院做博士后时受到不同风格的影响,受益很多。我的博士后导师吉夫·金博教授强调新思想和创造性思维。霍尔是很厉害的实验学家,金博是伟大的思想家,我希望自己能学到这两位导师最优秀的品质。这是每个人都可以有的梦想!”

  光阴的故事

  “我现在这一分钟是经过了过去无数亿万分钟才出现的,世上再没有比这一分钟和现在更好。”

  如果将诗中的“这一分钟”换为“这一秒钟”,那么诗人惠特曼的这句诗似乎可以形容叶军今天的心情,因为他做了迄今为止世界上最好的时钟。

  在时间的长河里,1秒只不过时钟里简单的一声“滴答”。但对物理学家来说,对这一“滴答”声的定义和测量却走过了漫长路程:1960年以前,世界度量衡标准会议以地球自转为基础,定义平均太阳日之1/86400为秒的定义,即1秒是1/60分钟,1分钟是1/60小时,而1小时则是1/24天,因此,1秒等于1天的1/86400。但是,因为地球的运转速度及与太阳的距离在改变,所以,—个正午至第二个正午的时间,并非都一样长。

  1960年至1967年间,世界度量衡标准会议改以地球公转为基础,定义1900年为平均太阳年,秒的定义更改为“太阳年之31556925.9747分之一”。

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