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近日，中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院高克林研究團(tuán)隊(duì)成功研制105億年偏差不到1秒的鈣離子光頻標(biāo)，成為國(guó)際上第五種不確定度指標(biāo)達(dá)到10-18量級(jí)的光頻標(biāo)。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《應(yīng)用物理評(píng)論》。

當(dāng)前世界測(cè)量精度最高的物理量是光頻，最高精度已達(dá)-18量級(jí)。其中原子光頻標(biāo)是光頻精密測(cè)量的典型代表，是目前準(zhǔn)確度最高的原子頻標(biāo)。截至目前，國(guó)際上僅有鍶原子光頻標(biāo)、鐿原子光頻標(biāo)、鋁離子光頻標(biāo)以及鐿離子光頻標(biāo)等四種原子光頻標(biāo)的不確定度達(dá)到了10-18量級(jí)。

精密測(cè)量院高克林研究團(tuán)隊(duì)從2000年開(kāi)展鈣離子光頻標(biāo)的實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)解決抑制離子運(yùn)動(dòng)效應(yīng)、解決超窄線(xiàn)寬激光、實(shí)驗(yàn)環(huán)境影響精確控制等一系列關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題，于2011年成功研制國(guó)內(nèi)首臺(tái)光頻標(biāo)，不確定度為7.8×10-16， 2016年將光頻標(biāo)的不確定度提升至5.1×10-17， 2019年將鈣離子光頻標(biāo)的不確定度提升至1.3×10-17。經(jīng)過(guò)科研攻關(guān)，研究團(tuán)隊(duì)解決黑體輻射頻移、多普勒頻移、微運(yùn)動(dòng)效應(yīng)、電四極頻移等影響鈣離子光頻標(biāo)不確定度的關(guān)鍵物理問(wèn)題與技術(shù)難題，最終在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了液氮低溫鈣離子光頻標(biāo)，不確定度達(dá)到3×10-18。

專(zhuān)家介紹，高精度光頻標(biāo)有助于提高基本物理量的定義、基本物理定律檢驗(yàn)等的精度，從而推進(jìn)基礎(chǔ)物理研究，探索新物理；同時(shí)在時(shí)間基準(zhǔn)、相對(duì)論大地測(cè)量、導(dǎo)航定位等方面具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。