原標(biāo)題:“定時(shí)神針”3000萬(wàn)年誤差1秒
據(jù)新華社電 成功發(fā)射的天宮二號(hào)搭載了多種高精尖科學(xué)裝備。其中,由中科院上海光機(jī)所研製的“定時(shí)神針”——空間冷原子鐘,有望實(shí)現(xiàn)約3000萬(wàn)年誤差1秒的超高精度,這將是國(guó)際上首臺(tái)在軌運(yùn)作並開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的空間冷原子鐘,也是目前在空間運(yùn)作的最高精度原子鐘。
人類社會(huì)發(fā)展離不開(kāi)對(duì)時(shí)間的精確測(cè)量。之前,在太空中運(yùn)作的原子鐘都是熱原子鐘,精度最高對(duì)應(yīng)300萬(wàn)年誤差1秒。此次,由天宮二號(hào)搭載的空間冷原子鐘將鐳射冷卻技術(shù)送入太空,在空間微重力環(huán)境下,進(jìn)一步使時(shí)間精度提升10倍,意味著這臺(tái)鐘運(yùn)作3000萬(wàn)年才會(huì)有1秒的誤差!
如此精準(zhǔn)的鐘到底有什麼作用呢?中科院上海光機(jī)所量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任劉亮介紹,在太空中,空間冷原子鐘可以建立超高精度時(shí)間頻率基準(zhǔn)。有了這個(gè)基準(zhǔn),就可以把天上其他原子鐘同步起來(lái),讓全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有更加精確和穩(wěn)定的運(yùn)作能力。
此外,冷原子技術(shù)的發(fā)展還將大幅提高許多實(shí)驗(yàn)的精度,讓原來(lái)不可能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)成為可能。例如,開(kāi)展深空導(dǎo)航定位。劉亮説,如果我們?cè)谔?yáng)系中不受引力影響的拉格朗日點(diǎn)各放置一臺(tái)冷原子鐘,人類就可以超越近地範(fàn)圍、在太陽(yáng)系這個(gè)更大的範(fàn)圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位,開(kāi)展大尺度時(shí)空研究,包括廣義相對(duì)論在大尺度情況下是否成立等。
同時(shí),空間冷原子鐘還能測(cè)量引力紅移。根據(jù)廣義相對(duì)論,時(shí)間沒(méi)有統(tǒng)一的概念,在火星、月球等不同的引力場(chǎng)裏,時(shí)間都是不一樣的。“如果天上有個(gè)原子鐘,地面也有個(gè)原子鐘,那麼一比較,就知道時(shí)間相差多少,然後利用這個(gè)時(shí)間差就可以測(cè)量引力紅移。”劉亮説。在不遠(yuǎn)的將來(lái),空間冷原子鐘的發(fā)展或許能讓科幻世界的諸多猜想得到明確的解答。
■探索
“小蜜蜂”探尋宇宙中最猛烈爆炸
據(jù)新華社電 一枚外觀像盒方形蛋糕,而被科學(xué)家昵稱為“小蜜蜂”的探測(cè)器將“趴”在“天宮二號(hào)”的頂部,用它複雜的“眼睛”尋找宇宙中最閃耀的爆炸——伽馬射線暴,幫助人類理解這激烈又短暫的瞬間燦爛是如何産生的。
“小蜜蜂”的大名叫天極,英文名POLAR,學(xué)名是伽馬暴偏振探測(cè)儀。
伽馬射線暴是來(lái)自宇宙空間的伽馬射線短時(shí)間突然增強(qiáng)的現(xiàn)象。雖然伽馬射線暴的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)者只有數(shù)百秒,短者更是不足數(shù)十毫秒,但期間釋放的能量幾乎搶了整個(gè)宇宙的風(fēng)頭,暫態(tài)亮度甚至有可能勝過(guò)全宇宙其他天體的總和。
伽馬暴的發(fā)現(xiàn)頗具傳奇色彩。美國(guó)在1963年發(fā)射了探測(cè)伽馬光子的Vela系列軍事衛(wèi)星,以監(jiān)測(cè)冷戰(zhàn)對(duì)手蘇聯(lián)核子試驗(yàn)時(shí)所産生的伽馬光子。這些衛(wèi)星卻意外地發(fā)現(xiàn)了許多既不是來(lái)自地球,也不是來(lái)自太陽(yáng),而是來(lái)自宇宙空間的伽馬射線爆發(fā)現(xiàn)象。這些令人“意想不到”的發(fā)現(xiàn)打開(kāi)了伽馬暴研究領(lǐng)域的大門。目前伽馬暴比較公認(rèn)的成因是與宇宙中接近光速的噴流現(xiàn)象有關(guān)。一些觀點(diǎn)認(rèn)為這種噴流是在大品質(zhì)恒星死亡的過(guò)程中産生的,也有人猜測(cè)是兩個(gè)緻密天體如中子星的合併産生的。這兩種過(guò)程一般都伴隨著黑洞的産生。
迄今科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的所有伽馬暴都遠(yuǎn)在銀河系之外。如果地球附近出現(xiàn)伽馬暴,並且地球處在其釋放路徑上,那麼地球上的生命將遭遇滅頂之災(zāi)。儘管難以確認(rèn),但是伽馬暴可能是導(dǎo)致奧陶紀(jì)大滅絕事件(第一次生物大滅絕)的原因之一。這個(gè)事件致使85%的海洋生物滅絕。伽馬暴甚至可能是人類還未發(fā)現(xiàn)外星生命的一個(gè)原因,這些外星生命或許已經(jīng)被意外的伽馬暴毀滅了。
[責(zé)任編輯:郭曉康]