我國銫原子噴泉鐘獲準(zhǔn)參與駕馭國際標(biāo)準(zhǔn)時間

2000萬年不差一秒
我國銫原子噴泉鐘獲準(zhǔn)參與駕馭國際標(biāo)準(zhǔn)時間為國際統(tǒng)一時間作修正

　　8月7日，國際計量局（BIPM）正式通知：中國計量科學(xué)研究院研制并運行的“NIM5銫原子噴泉鐘”通過評審，被接收為國際計量局（BIPM）認(rèn)可的基準(zhǔn)鐘之一，參與駕馭國際原子時（TAI）。這標(biāo)志著我國成為世界上少數(shù)幾個能參與駕馭國際標(biāo)準(zhǔn)時間的國家，在國際標(biāo)準(zhǔn)時間的產(chǎn)生過程中不僅具備了話語權(quán)，更具備了表決權(quán)。  

　　國際標(biāo)準(zhǔn)時間是如何產(chǎn)生的  

　　目前全球統(tǒng)一使用的國際標(biāo)準(zhǔn)時間是由國際計量局主導(dǎo)的協(xié)調(diào)世界時（UTC）。國際計量局將分布在全球53個國家70多個守時實驗室的400多臺原子鐘所報送的數(shù)據(jù)進行加權(quán)平均，再利用獲其認(rèn)可的少數(shù)幾個國家計量院研制的“世界上最好的基準(zhǔn)原子鐘”數(shù)據(jù)加以校準(zhǔn)，產(chǎn)生國際原子時（TAI），再經(jīng)閏秒即產(chǎn)生UTC。  

　　在國際標(biāo)準(zhǔn)時間的產(chǎn)生和維護過程中，獲得國際計量局認(rèn)可的這幾臺“世界上最好的基準(zhǔn)原子鐘”數(shù)據(jù)如同準(zhǔn)星一樣駕馭國際原子時，發(fā)揮著舉足輕重的作用。迄今為止，除了中國的NIM5，先后只有法、美、德、意、日、英、俄7國的14臺銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘得到國際計量局的認(rèn)可，參與駕馭國際原子時。     2000萬年不差一秒  

　　NIM5是在科技部和國家自然基金委的支持下，由中國計量科學(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2000萬年不差一秒，穩(wěn)定性達到了年運行超過300天、30天準(zhǔn)連續(xù)運行率大于99%的世界先進水平。  

　　NIM5作為我國時間頻率體系的源頭，可定期校準(zhǔn)中國計量科學(xué)研究院原子時標(biāo)UTC(NIM)，改善其頻率穩(wěn)定度，同時參與國際合作，駕馭國際標(biāo)準(zhǔn)時間；非常時期，一旦美國關(guān)閉GPS信號或不能使用國際校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，NIM5可用于獨立駕馭守時鐘組，守住中國原子時，使我國時標(biāo)系統(tǒng)保持5×10-15的高準(zhǔn)確度。  

　　躋身駕馭國際原子時行列，對任何國家來說都是一件具有長遠戰(zhàn)略意義的大事。今年4月，NIST（美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院）的第二臺噴泉鐘Cs-F2獲準(zhǔn)駕馭國際原子時。為此NIST專門召開發(fā)布會，正式宣布Cs-F2和Cs-F1并行運行，并作為美國民用時間頻率基準(zhǔn)。Cs-F2的不確定度達到了3億年不差一秒的水平，堪稱目前全世界最準(zhǔn)確的時鐘。  

　　準(zhǔn)確可靠的時間頻率系統(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)、移動通訊、計算機網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星導(dǎo)航等的安全運行，都要依靠高精度的時間頻率計量。  

　　縱觀科技發(fā)展歷程，每一次計時能力的突破都會帶來革命性的技術(shù)進步，時間頻率和原子鐘領(lǐng)域已產(chǎn)生了6項諾貝爾獎。國際時間頻率咨詢委員會（CCTF）頻率基準(zhǔn)工作組（WGFPS）主席、NIST-F2項目負(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)我們建成一臺更好的鐘，便會催生出一些無法預(yù)期的新應(yīng)用。”  

　　邁入國際先進行列“第一梯隊”  

　　NIM5被國際上的認(rèn)可，標(biāo)志著我國銫噴泉鐘研究達到了世界先進水平，但和先進發(fā)達國家特別是美國相比還有較大差距。  

　　為此，在科技部、財政部和國家自然基金委的支持下，中國計量科學(xué)研究院正在進行新一代銫原子噴泉鐘NIM6的研制，目前已進入調(diào)試階段，全部完成后時間頻率不確定度將達到5×10-16，相當(dāng)于6000萬年不差一秒，步入國際先進行列的“第一梯隊”。

　　與此同時，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。目前已實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)鎖定，近期將向國際時間頻率咨詢委員會（CCTF）提交絕對頻率測量數(shù)據(jù)并參與國際推薦值的計算。光鐘被公認(rèn)為下一代時間頻率基準(zhǔn)，預(yù)期完成后時間頻率不確定度將達到5×10-18，相當(dāng)于幾十億年不差一秒。對于2019年后，我國在國際“秒”的重新定義問題上爭得發(fā)言權(quán)和主動地位具有重要意義。

有個問題請教下：前面說NIM5不確定度達到1.5×10-15，為什么后面說美國關(guān)閉GPS后我國的時鐘保持5×10-15的準(zhǔn)確度？