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計量論壇

標題: 和秒賽跑沒有終點 [打印本頁]

作者: 上帝 時間: 2008-10-30 08:07
標題: 和秒賽跑沒有終點

　　圖為中國計量院1980年研制成功的Cs-111銫原子束時間頻率基準裝置，簡稱NIM3，其準確度可達到400萬年不差一秒。圖片由中國計量院提供
　　這是一個令人難忘的時刻！
　　1970年12月15日，中國人民第一次通過無線電波，從收音機里聽到了一個特別的對時聲：“剛才最后一響，是北京時間X點整。”
　　人們在感到新奇的同時，卻很少有人知道，當時的“北京時間”，實際上是以美國海軍發射系統發射的標準時間和頻率信號為依據的。
　　為什么“北京時間”要以美國的標準時間為依據呢？這是因為從上個世紀中期開始，各國計量技術機構開始了時間頻率計量基準數據國際比對工作。哪個國家的時間計量更準確，就以哪個國家的標準時間作為主要依據進行國際間的傳遞。因為秒是衡量時間的基本單位，因此，時間頻率國際比對實際就是一場各國計量人和秒之間的賽跑。
　　中國計量人加入了這場特殊的競賽。他們暗暗發誓：一定要有真正的“北京時間”！
　　1978年，中國計量科學研究院研制成功第一臺3米長實驗室型銫原子鐘，使我國時間頻率計量從天文時過渡到原子時。
　　當時，通過國際比對，我國第一臺3米長實驗室型銫原子鐘準確度與當時國際先進水平相比還差兩個數量級。為了縮小這個差距，中國計量院又相繼研制成功了兩臺時間頻率基準裝置銫原子鐘Cs-2和Cs-3，以及完整的守時系統。值得注意的是，當時，原子鐘的國際比對實際上只是時間上的校準。當時我國用于比對的3臺商品小銫鐘都是從美國購買的。
　　1981年，經過與法國巴黎天文臺比對，中國計量院這套時間基準的準確度精確到0.1微秒，達到當時的世界先進水平。這次比對還有一個小插曲———由于當時科技水平有限，為了參加國際比對，中國計量院的技術人員，硬是把我們的原子鐘從中國運到了巴黎。
　　然而，這來之不易的“達到國際先進水平”沒有維持多久，稍后出現的全球衛星定位系統（GPS），又一次向中國計量發出了新挑戰。GPS的定位精度可達15米，更關鍵的是，其時間體系是以美國標準技術院的銫原子噴泉基準鐘為溯源，這必然將制約今后我國軍事、經濟等各領域的發展。
　　別無選擇！為了保護國家利益，我國必須建立獨立的時間頻率。從1997年到2003年，中國計量院又開始了更高一級的激光冷卻-銫原子噴泉時間頻率基準裝置（以下簡稱冷銫原子鐘）的研制。
　　心血和汗水，終于換來了成功。2003年底，11名專家評審一致認為，這個冷銫原子鐘，集中了當代原子物理、電子學、計算機和計量學等一系列前沿的科學成果和工藝技術，代表了我國乃至世界時間頻率計量科學的最高水平。冷銫原子鐘參加國際比對的各項關鍵數據再一次證明了它的精準性能：600萬年誤差不超過一秒。至此，我國在與秒的賽跑中正式進入了國際“第一梯隊”。
　　2004年，冷銫原子鐘正式取代了它的“大哥哥”Cs-3，成為我國的時間頻率基準裝置。更重要的是，一旦在非常時期其他國家關閉了GPS，中國的冷銫原子鐘組也能夠保證我國時間頻率體系的獨立完整運行，滿足國家對時間頻率計量的需要。2007年，冷銫原子鐘榮獲國家科技進步獎一等獎。
　　在完成了建立中國獨立的時間頻率這一使命之后，從2004年開始，中國計量院的科學家們又開始著手研制800萬年不差一秒的時間頻率基準，也就是光鐘。
　　盡管和秒的賽跑是一場沒有終點的接力賽，但可以肯定的是，從聽到發令槍的那一刻起，中國計量人的步伐從來不曾停歇。
　　相關鏈接
　　計量國際比對是指在規定條件下，各國對相同準確度等級或者規定不確定度范圍內的同種計量基準、計量標準之間所復現的量值進行傳遞、比較、分析的過程。
　　1977年5月，我國正式加入國際米制公約組織，正式拉開了計量基準的國際比對工作。
　　1985年，《中華人民共和國計量法》頒布實施，促進了國際比對工作的發展。
　　1997年2月，國際計量委員會和國際計量局召開各國國家計量院院長會議，簽署世界各國計量基準等效協議，技術基礎是約80個關鍵量的國際比對。
　　1999年10月14日，中國計量院簽署了《各國計量基標準互認和各國計量院簽發的校準與測量證書互認協議》，我國可提供的校準、測試服務能力也發布在國際計量局的網站上。
　　1998年到2000年，中國有30%以上計量基準主要指標達到國際先進水平，完成了近50個關鍵量的國際比對。
　　2000年至2005年“十五”期間，我國積極參與國際計量組織的標準和指南的制定，加大了計量能力建設投入，組織開展了幾十個關鍵量的國際比對。
　　2006至2010年“十一五”時期，我國計劃完成計量基標準關鍵量的國際比對近百個。
　　到2008年，我國共完成關鍵量國際比對200多個。
　　消失的名詞
　　平太陽秒、歷書秒
　　平太陽秒、歷書秒是依據地球自傳或太陽公轉周期而導出的秒的定義。和其他國家一樣，中國在時間基本單位上的應用經歷了平太陽秒—歷書秒—原子秒的歷史變遷，沿用至今的原子秒是利用量子理論來對秒進行定義。由此可見，平太陽秒、歷書秒的消失都是基于科學家們找到了更穩定的周期性運動，從而對秒有了更精準的定義。

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