原子鐘發展背景與現況及高精度時鐘在基礎科學扮演的角色
原子鐘 (Atomic clock) 發展背景與現況及高精度時鐘在基礎科學扮演的角色
東京大學理學博士黃郁珊編譯/國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然博士責任編輯
自古以來時間的計時依賴的是規律而週期的變化,比如說每天的日升日落。後來人類發明了機械式的鐘擺時鐘,其準度可達10-5。而較晚發明的石英振盪器所產生的電子振盪訊號可到達10-9的穩定度,使之成為原子鐘發明前最精準的計時方式。由於傳統的鐘擺或是電子振盪器的頻率易受環境條件的強烈影響(例如溫度、濕度、材質老化等等),使得他們的計時精確度無法得到進一步的突破。相對地,原子內部能階的躍遷頻率 (transition frequency) 基本上取決於各種基本常數因而具有極小的環境影響參數。因此,原子的內部躍遷頻率成為極有價值的計時參考源。自1950年以來原子鐘就成為世界上最準的計時儀器。