“北京时间”的诞生,离不开原子钟。
1967年,为提高时间的测量精度,第十三届国际计量大会修改了时间单位“秒”的定义,从反映地球自转状态的天文时“秒”,变更为以原子内部电磁振荡周期计时的原子时“秒”。
自此,世界各国开始竞相研发能够精确测量和保持时间的原子钟,也就是原子频率标准(频标)。
原子钟就是利用原子内部量子跃迁产生的信号进行时间测量,可以分为守时型原子钟和基准型原子钟。
守时型原子钟环境适应性强,能够常年连续可靠运行,用于连续产生和记录时间信号;基准型原子钟则更为精准。
2005年,张首刚教授受命前往国家授时中心,开始了中国高性能原子钟的研究。经过15年努力,张首刚团队在2020年成功研制出两台具有自主知识产权的铯原子喷泉基准钟,使得“北京时间”拥有了自主的校准能力。
对时间进行精密测量,需要特殊的环境保障。原子钟设备必须放置在隔震、电磁屏蔽、恒温恒湿的实验室内,由科研人员24小时轮班监测,确保这些“精密母钟”稳定运行。
在国家授时中心,使用了40多台连续运行的不同类型的守时型原子钟,综合产生稳定的原子时。利用铯原子喷泉钟进行校准,产生既稳定又准确的原子时。
铯原子喷泉钟的精度之高令人惊叹——可达6000万年不差1秒。2024年起,中国授时精度已跃居全球第一。
从2021年起,我国自主研制的各类原子钟,已相继被国际权度局测试认可,用于国际标准时间的产生。