我國(guó)銫原子噴泉鐘獲準(zhǔn)參與駕馭國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

2000萬(wàn)年不差一秒
我國(guó)銫原子噴泉鐘獲準(zhǔn)參與駕馭國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為國(guó)際統(tǒng)一時(shí)間作修正

　　8月7日，國(guó)際計(jì)量局（BIPM）正式通知：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制并運(yùn)行的“NIM5銫原子噴泉鐘”通過評(píng)審，被接收為國(guó)際計(jì)量局（BIPM）認(rèn)可的基準(zhǔn)鐘之一，參與駕馭國(guó)際原子時(shí)（TAI）。這標(biāo)志著我國(guó)成為世界上少數(shù)幾個(gè)能參與駕馭國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的國(guó)家，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的產(chǎn)生過程中不僅具備了話語(yǔ)權(quán)，更具備了表決權(quán)。  

　　國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是如何產(chǎn)生的  

　　目前全球統(tǒng)一使用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是由國(guó)際計(jì)量局主導(dǎo)的協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）。國(guó)際計(jì)量局將分布在全球53個(gè)國(guó)家70多個(gè)守時(shí)實(shí)驗(yàn)室的400多臺(tái)原子鐘所報(bào)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，再利用獲其認(rèn)可的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家計(jì)量院研制的“世界上最好的基準(zhǔn)原子鐘”數(shù)據(jù)加以校準(zhǔn)，產(chǎn)生國(guó)際原子時(shí)（TAI），再經(jīng)閏秒即產(chǎn)生UTC。  

　　在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的產(chǎn)生和維護(hù)過程中，獲得國(guó)際計(jì)量局認(rèn)可的這幾臺(tái)“世界上最好的基準(zhǔn)原子鐘”數(shù)據(jù)如同準(zhǔn)星一樣駕馭國(guó)際原子時(shí)，發(fā)揮著舉足輕重的作用。迄今為止，除了中國(guó)的NIM5，先后只有法、美、德、意、日、英、俄7國(guó)的14臺(tái)銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘得到國(guó)際計(jì)量局的認(rèn)可，參與駕馭國(guó)際原子時(shí)。     2000萬(wàn)年不差一秒  

　　NIM5是在科技部和國(guó)家自然基金委的支持下，由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制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1.5×10-15，相當(dāng)于2000萬(wàn)年不差一秒，穩(wěn)定性達(dá)到了年運(yùn)行超過300天、30天準(zhǔn)連續(xù)運(yùn)行率大于99%的世界先進(jìn)水平。  

　　NIM5作為我國(guó)時(shí)間頻率體系的源頭，可定期校準(zhǔn)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院原子時(shí)標(biāo)UTC(NIM)，改善其頻率穩(wěn)定度，同時(shí)參與國(guó)際合作，駕馭國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；非常時(shí)期，一旦美國(guó)關(guān)閉GPS信號(hào)或不能使用國(guó)際校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，NIM5可用于獨(dú)立駕馭守時(shí)鐘組，守住中國(guó)原子時(shí)，使我國(guó)時(shí)標(biāo)系統(tǒng)保持5×10-15的高準(zhǔn)確度。  

　　躋身駕馭國(guó)際原子時(shí)行列，對(duì)任何國(guó)家來說都是一件具有長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義的大事。今年4月，NIST（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院）的第二臺(tái)噴泉鐘Cs-F2獲準(zhǔn)駕馭國(guó)際原子時(shí)。為此NIST專門召開發(fā)布會(huì)，正式宣布Cs-F2和Cs-F1并行運(yùn)行，并作為美國(guó)民用時(shí)間頻率基準(zhǔn)。Cs-F2的不確定度達(dá)到了3億年不差一秒的水平，堪稱目前全世界最準(zhǔn)確的時(shí)鐘。  

　　準(zhǔn)確可靠的時(shí)間頻率系統(tǒng)是重要的基礎(chǔ)戰(zhàn)略資源，許多重要領(lǐng)域，如交通、金融、智能電網(wǎng)、移動(dòng)通訊、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星導(dǎo)航等的安全運(yùn)行，都要依靠高精度的時(shí)間頻率計(jì)量。  

　　縱觀科技發(fā)展歷程，每一次計(jì)時(shí)能力的突破都會(huì)帶來革命性的技術(shù)進(jìn)步，時(shí)間頻率和原子鐘領(lǐng)域已產(chǎn)生了6項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)。國(guó)際時(shí)間頻率咨詢委員會(huì)（CCTF）頻率基準(zhǔn)工作組（WGFPS）主席、NIST-F2項(xiàng)目負(fù)責(zé)人斯蒂芬·杰夫茨博士說：“在過去建造原子鐘的60年里，我們了解到，每當(dāng)我們建成一臺(tái)更好的鐘，便會(huì)催生出一些無(wú)法預(yù)期的新應(yīng)用。”  

　　邁入國(guó)際先進(jìn)行列“第一梯隊(duì)”  

　　NIM5被國(guó)際上的認(rèn)可，標(biāo)志著我國(guó)銫噴泉鐘研究達(dá)到了世界先進(jìn)水平，但和先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家特別是美國(guó)相比還有較大差距。  

　　為此，在科技部、財(cái)政部和國(guó)家自然基金委的支持下，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院正在進(jìn)行新一代銫原子噴泉鐘NIM6的研制，目前已進(jìn)入調(diào)試階段，全部完成后時(shí)間頻率不確定度將達(dá)到5×10-16，相當(dāng)于6000萬(wàn)年不差一秒，步入國(guó)際先進(jìn)行列的“第一梯隊(duì)”。

　　與此同時(shí)，具有更高準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)鎖定，近期將向國(guó)際時(shí)間頻率咨詢委員會(huì)（CCTF）提交絕對(duì)頻率測(cè)量數(shù)據(jù)并參與國(guó)際推薦值的計(jì)算。光鐘被公認(rèn)為下一代時(shí)間頻率基準(zhǔn)，預(yù)期完成后時(shí)間頻率不確定度將達(dá)到5×10-18，相當(dāng)于幾十億年不差一秒。對(duì)于2019年后，我國(guó)在國(guó)際“秒”的重新定義問題上爭(zhēng)得發(fā)言權(quán)和主動(dòng)地位具有重要意義。

有個(gè)問題請(qǐng)教下：前面說NIM5不確定度達(dá)到1.5×10-15，為什么后面說美國(guó)關(guān)閉GPS后我國(guó)的時(shí)鐘保持5×10-15的準(zhǔn)確度？