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計量論壇

標(biāo)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(biāo)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(zhǔn)裝置，簡稱NIM3，其準(zhǔn)確度可達(dá)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(jī)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(dāng)時的“北京時間”，實際上是以美國海軍發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的標(biāo)準(zhǔn)時間和頻率信號為依據(jù)的。
　　為什么“北京時間”要以美國的標(biāo)準(zhǔn)時間為依據(jù)呢？這是因為從上個世紀(jì)中期開始，各國計量技術(shù)機(jī)構(gòu)開始了時間頻率計量基準(zhǔn)數(shù)據(jù)國際比對工作。哪個國家的時間計量更準(zhǔn)確，就以哪個國家的標(biāo)準(zhǔn)時間作為主要依據(jù)進(jìn)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(fā)誓：一定要有真正的“北京時間”！
　　1978年，中國計量科學(xué)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(dāng)時，通過國際比對，我國第一臺3米長實驗室型銫原子鐘準(zhǔn)確度與當(dāng)時國際先進(jìn)水平相比還差兩個數(shù)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(zhǔn)裝置銫原子鐘Cs-2和Cs-3，以及完整的守時系統(tǒng)。值得注意的是，當(dāng)時，原子鐘的國際比對實際上只是時間上的校準(zhǔn)。當(dāng)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(jīng)過與法國巴黎天文臺比對，中國計量院這套時間基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度精確到0.1微秒，達(dá)到當(dāng)時的世界先進(jìn)水平。這次比對還有一個小插曲———由于當(dāng)時科技水平有限，為了參加國際比對，中國計量院的技術(shù)人員，硬是把我們的原子鐘從中國運(yùn)到了巴黎。
　　然而，這來之不易的“達(dá)到國際先進(jìn)水平”沒有維持多久，稍后出現(xiàn)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS），又一次向中國計量發(fā)出了新挑戰(zhàn)。GPS的定位精度可達(dá)15米，更關(guān)鍵的是，其時間體系是以美國標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)院的銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘為溯源，這必然將制約今后我國軍事、經(jīng)濟(jì)等各領(lǐng)域的發(fā)展。
　　別無選擇！為了保護(hù)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(zhǔn)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(rèn)為，這個冷銫原子鐘，集中了當(dāng)代原子物理、電子學(xué)、計算機(jī)和計量學(xué)等一系列前沿的科學(xué)成果和工藝技術(shù)，代表了我國乃至世界時間頻率計量科學(xué)的最高水平。冷銫原子鐘參加國際比對的各項關(guān)鍵數(shù)據(jù)再一次證明了它的精準(zhǔn)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(jìn)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(zhǔn)裝置。更重要的是，一旦在非常時期其他國家關(guān)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(yùn)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(jìn)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(xué)家們又開始著手研制800萬年不差一秒的時間頻率基準(zhǔn)，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(fā)令槍的那一刻起，中國計量人的步伐從來不曾停歇。
　　相關(guān)鏈接
　　計量國際比對是指在規(guī)定條件下，各國對相同準(zhǔn)確度等級或者規(guī)定不確定度范圍內(nèi)的同種計量基準(zhǔn)、計量標(biāo)準(zhǔn)之間所復(fù)現(xiàn)的量值進(jìn)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(zhǔn)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(jìn)了國際比對工作的發(fā)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(zhǔn)等效協(xié)議，技術(shù)基礎(chǔ)是約80個關(guān)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(biāo)準(zhǔn)互認(rèn)和各國計量院簽發(fā)的校準(zhǔn)與測量證書互認(rèn)協(xié)議》，我國可提供的校準(zhǔn)、測試服務(wù)能力也發(fā)布在國際計量局的網(wǎng)站上。
　　1998年到2000年，中國有30%以上計量基準(zhǔn)主要指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，完成了近50個關(guān)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(biāo)準(zhǔn)和指南的制定，加大了計量能力建設(shè)投入，組織開展了幾十個關(guān)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(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵量的國際比對近百個。
　　到2008年，我國共完成關(guān)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(jù)地球自傳或太陽公轉(zhuǎn)周期而導(dǎo)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(yīng)用經(jīng)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(jìn)行定義。由此可見，平太陽秒、歷書秒的消失都是基于科學(xué)家們找到了更穩(wěn)定的周期性運(yùn)動，從而對秒有了更精準(zhǔn)的定義。

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