新技術利用原子核振動計時 精度遠超原子鐘

在數碼世界中，幾乎所有事物都依賴於在幕後運行的超精確時鐘。科學研究現在為這些時鐘的「滴答」方式帶來了新的改進，這將增強導航設備的精度，並改善許多商業的運作方式。

雖然你可能從未見過，但準確的原子時鐘在關鍵數碼技術的核心已經運行了幾十年，例如生活中離不開的全球定位系統（GPS）。來自國家標準與技術研究所（NIST）和科羅拉多大學博爾德分校的突破，為一種新的、令人驚訝的準確核子時鐘（nuclear clock）奠定了基礎。

在當今世界中，幾乎每個家庭和辦公室中的新設備都是通過互聯網彼此連接的。因此，基於這一突破的新標準時間測量，實際上可能令社會的方方面面都發生改變。

其實，要理解這一尖端科技突破並不需要任何複雜的數學。你只需回想一些高中課程，這些課程顯示你周圍的一切都是由不同類型的原子組成的，而每個原子都是由一堆電子圍繞著幾乎無限小的原子核運行的。

原子在微小的尺度上「振動」得非常可靠和精確，因此能夠準確計算銫或銣等原子振動的設備，讓科學家能夠建造出在數百萬年間誤差不到一秒的原子時鐘（atomic clock）。而於9月4日發表在《自然》（Nature）期刊的這項新突破，則遠遠地超出了原子振動的精準度。

該團隊使用特殊的紫外激光穿透原子外層的電子雲，觀察某些放射性元素鈾的原子核是如何振動的。原子核的振動速度遠快於整個原子，因此通過準確計算其振動，就可以建造出更準確的時鐘。基於這項技術製造的時鐘，甚至可以在數十億年內誤差不到一秒。

以上就是核子時鐘的簡單原理。但你為甚麼要關心這些呢？因為超準確的時間計量對於確保所有連接在互聯網上的電腦能夠快速且可靠地互相通訊至關重要。

這意味著每部智能手機、智能家居設備、個人電腦、平板電腦或在家中及辦公室使用的可穿戴技術，在某種程度上都依賴於原子時鐘。在某些行業中，準確的計時更為關鍵，例如衛星通訊和股票交易業務，在這些行業中，數位交易完成時間點存在幾微秒的差異可能會使利潤變化數百萬美元。

原子時鐘的準確性對於導航也至關重要：超精確的計時是整個GPS系統能夠向你的iPhone發送訊號的基礎，讓你知道自己在幾碼之內的位置。

因此，提高驅動這項技術的時鐘準確性，可能會加速互聯網速度、增強網絡可靠性、改善數位安全的數學基礎，並幫助更精確地計算你在地球上的位置。

核子時鐘的突破在未來幾年內不會立即顯現其影響力，但這對數位設備的未來來說是一個重要的進展。這項創新正值準確計時的問題被討論：月球上的時間是甚麼？這聽起來或許有些荒謬，但我們早已在地球上建立了所謂的「標準」時間，即格林威治標準時間。

但是，月球上尚沒有這樣的標準。當需要協調不同國家和私營公司發送到月球的衛星和著陸器時，這個問題變得尤為重要。尤其是像阿提密斯登月計劃這樣，要在月球表面建立一個永久人類基地，這將變得更加關鍵。NIST也剛剛發布了月球時間的標準，未來的太空人將能夠使用月球定位系統來確定他們的位置。#

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