空间冷原子钟

空间冷原子钟与激光冷却技术•演讲：XXX•PPT制作：XXX•原子钟•激光冷却技术•冷原子钟•空间冷原子钟指示时间计时工具演变历程•远古时期，人们把天体运动作为时间尺度；•公元前二世纪，日晷出现；公元一千多年前，北宋时期出现水钟；•六百多年前出现了机械钟；17世纪，单摆被用于机械钟的设计；•20世纪30年代，石英钟诞生；20世纪40年代开始，发展出比晶体钟更高精度的原子钟。计时误差越来越小为什么需要提高时间测量精度？•当计时器的误差超过千分之一秒/天时，现在每天赖以生存的电子通信网络、高速通信管理、金融系统安全等日常活动就陷入混乱；•当误差超过十亿分之一秒/天时，卫星导航定位、导弹精密打击等高精度行为就会不同程度地偏离目标。原理•原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时。不同的原子核周围的电子层是具有不同的能级差，我们也把它叫做特征振动频率或者特征谱线。原子钟原子钟种类冷原子钟•随着激光冷却原子技术的发展，利用激光冷却的原子制造的冷原子钟使时间测量的精度进一步提高，到目前为止，地面上精确度最高的冷原子喷泉钟误差已经减小到1秒/3亿年，更高精度的冷原子光钟也在飞速发展中。激光冷却技术冷原子钟•冷原子就是冷却的原子，那如何来冷却原子？•激光与物质相互作用的时候会发生力学效应，通常称之为光压。就是光子具有一定的动量，方向为光的传播方向，如果和原子发生碰撞，那么会把能量传递给原子。物质的温度来自于本身的热运动，如果原子运动得少了，自然温度就变低了，所以称之为激光冷却。激光冷却技术冷原子钟•原子有能级的概念，满足一定能量的光子才能被原子吸收。•光的多普勒效应。改变光的频率，就是改变了光子的能量。•把这二者结合起来，让激光发出的光子能量比原子能级跃迁的能量少一点点，同向运动的光子频率降低，光子能量不足以被吸收，从而减慢粒子的运动。激光冷却技术空间冷原子钟概述•空间冷原子钟达到超高精度的秘诀主要在于“高、冷”；•高：在微重力环境下，原子团可以做超慢速匀速直线运动；•冷：利用激光冷却技术，原子气体被冷却至极低的温度，则极大地消除了原子热运动对原子钟性能的影响。空间冷原子钟•利用激光冷却和俘获技术获得接近绝对零度的超冷原子团，然后采用移动光学黏团技术将其沿轴向抛射。•在微重力环境下，原子团可以做超慢速匀速直线运动。工作原理空间冷原子钟工作过程空间冷原子钟工作过程空间冷原子钟空间冷原子钟具有极高的精度，同时在太空中对其他卫星上的星载原子钟又可以进行无干扰的时间信号传递和校准，避免了大气和电离层多变状态的影响，从而使得基于空间冷原子钟授时的全球卫星导航系统具有更加精确和稳定的运行能力。用于全球导航系统空间冷原子钟应用前景谢谢观赏！我们相信人类科学技术的发展也注定会与这永恒的时间一般，永不停息。