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據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)9月23日?qǐng)?bào)道，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）的物理學(xué)家使用一對(duì)世界上最精確的原子鐘，揭示了日常生活中的“時(shí)間膨脹”效應(yīng)。研究表明，離地球重力源越遠(yuǎn)，時(shí)間過(guò)得越快。雖然這種差異很難被人覺(jué)察，但卻從更貼合實(shí)際的層面證明了愛(ài)因斯坦相對(duì)論的準(zhǔn)確性。研究發(fā)表在24日出版的《科學(xué)》雜志上。
　　驗(yàn)證“時(shí)間膨脹”效應(yīng)
　　愛(ài)因斯坦相對(duì)論預(yù)測(cè)過(guò)兩種情況：其一是，當(dāng)兩個(gè)時(shí)鐘位于地球表面不同海拔高度時(shí)，其受到的地球重力也不同。位于海拔更高處的時(shí)鐘，受到的重力更小，運(yùn)行的速度更快，因此，時(shí)間也過(guò)得更快。以前，科學(xué)家們通過(guò)比較分別位于地球表面和快速飛行的火箭上的時(shí)鐘證明了這一點(diǎn)。
　　第二個(gè)場(chǎng)景被科學(xué)家稱為“雙胞胎悖論”：雙胞胎中的一位乘火箭以近光速飛行了幾個(gè)月，回來(lái)后發(fā)現(xiàn)兄弟已垂垂老矣。以前，科學(xué)家們使用噴氣式飛機(jī)驗(yàn)證了這一點(diǎn)。
　　現(xiàn)在，NIST物理學(xué)家詹姆斯·周勤文（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中從日常生活層面驗(yàn)證了這兩種場(chǎng)景。
　　在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，研究人員將放置原子鐘的兩個(gè)桌子中的一個(gè)桌面升高了33厘米，發(fā)現(xiàn)位置低的原子鐘比位置高的原子鐘運(yùn)行得更慢，79年內(nèi)大約慢了900億分之一秒。這一結(jié)果論證了愛(ài)因斯坦關(guān)于距離重力源越遠(yuǎn)、時(shí)鐘運(yùn)轉(zhuǎn)越快的理論。       
　　在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)鋁原子鐘內(nèi)的鋁離子施加不斷變化的電磁場(chǎng)，使其快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)中的鋁原子鐘所示時(shí)間慢于靜止的鋁原子鐘。這一結(jié)果論證了愛(ài)因斯坦有關(guān)速度越快，時(shí)間越慢的理論。
　　全球最精準(zhǔn)原子鐘
　　今年初，為完成這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，周勤文團(tuán)隊(duì)首先研制出了一對(duì)超精準(zhǔn)的原子鐘，這種原子鐘以單粒鋁離子的滴答響聲為基準(zhǔn)。其中一個(gè)原子鐘是目前全球最精確的計(jì)時(shí)工具，其精準(zhǔn)度為運(yùn)行37億年內(nèi)誤差不超過(guò)1秒。而另外一個(gè)原子鐘則差一點(diǎn)。研究人員將這兩個(gè)原子鐘置于NIST不同的實(shí)驗(yàn)室，并且使用75米長(zhǎng)的光纖將其連接在一起。
　　NIST的鋁原子鐘，也被稱為“量子邏輯鐘”，因?yàn)樗鼈兊脑�理�?lái)源于實(shí)驗(yàn)室量子計(jì)算機(jī)的邏輯決策制定技術(shù)。這種原子鐘由激光所操作，照射在鋁離子上的激光頻率比目前基于銫原子標(biāo)準(zhǔn)的原子鐘上使用的微波頻率高，因此，其準(zhǔn)確度也更高。
　　研究人員表示，雖然這兩種場(chǎng)景中時(shí)間快慢的差異微乎其微，但是，其在測(cè)地學(xué)等領(lǐng)域?qū)⒋嬖趯?shí)際的用途，比如，這對(duì)超精確的原子鐘在不遠(yuǎn)的將來(lái)可以幫助科學(xué)家測(cè)量地質(zhì)震動(dòng)；也可以用于地球物理學(xué)和水文學(xué)中，用來(lái)測(cè)試基本的物理理論等。
　　《科學(xué)》雜志網(wǎng)站指出，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)提供的不同海拔時(shí)間差異的具體數(shù)據(jù)，可用于調(diào)整全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星所攜帶的時(shí)鐘，使之更加精準(zhǔn)。
　　科學(xué)家們希望通過(guò)改變離子收集器的幾何形狀、更好地控制鋁離子的運(yùn)動(dòng)以及環(huán)境干擾，最終將鋁原子鐘的精度提高10倍。
(科技日?qǐng)?bào))