7 月 16 日消息，据科技日报报道，美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究团队在原子钟领域取得了重大突破。7 月 14 日，该团队在《物理评论快报》杂志上发表论文，宣布通过将铝离子捕获于离子阱中，成功改进了原子钟的精度，使其精度达到了小数点后 19 位，创下新的世界纪录。这一成果不仅有望推动国际单位制中“秒”的重新定义，还将为量子技术的发展提供强大助力。
据了解，新型原子钟在光学时钟的两大核心指标 —— 准确度和稳定性上均实现了突破：其准确度较之前的纪录提高了 41%，而稳定性更是达到了其他原子钟的 2.6 倍。研究团队指出，开发出史上最精准的时钟不仅能够拓展物理学的研究边界，还能为科学家提供全新的视角来认识世界。
铝离子因其得天独厚的特性成为理想选择，其振荡频率比现行“秒”定义基准的铯原子更为稳定，并且对环境干扰具有极强的抗性。研究团队经过 20 年的持续优化，从激光系统到离子阱结构，再到真空腔体，都进行了精密的改造。
他们创新性地采用加厚离子阱金涂层的镀金工艺，降低了电阻，有效抑制了铝离子的扰动。此外，团队还改良了真空系统，用钛合金腔体替代了传统的钢材，使氢气渗透量骤降至 1/150。通过 3.6 公里的光纤网络，NIST 与科罗拉多大学博尔德分校联合研究机构 JILA 实验室的“世界最稳激光源”得以整合，从而更精准地探测铝离子并计算其振荡频率。
这些改进使得整个系统的单次探测时长从 0.15 秒延长至 1 秒。这不仅提高了时钟的稳定性，还将测量到小数点后 19 位所需的时间从 3 周缩短至一天半。
研究团队表示，这一突破性进展将带来深远的影响。更精确的原子钟将有助于国际社会更精确定义“秒”，从而催生新的技术进步。新系统还可以作为量子逻辑测试平台，助力科学家探索量子物理学领域的新概念。此外，新型原子钟不仅能用于探索地球重力场的细微变化，还可能发现标准模型之外的新物理现象。
