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发表于 2021-3-4 11:15:25
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第二篇 时间啊，时间（中）
“但是，我不明白，十几年来，太白天文台提供的北京时间跟我手上的年差表分秒不差。如果按照钟博士的说法，up to 1分13秒的差距是不能被不确定度所抵消的。”科技部另一位参会者晃了晃手腕上的浪琴VHP说。【注】
钟利时扫了他一眼，说道：“首先这个1分13秒指的是经纬度的经度，longitude，不是accuracy。其次，”说到这里，钟博士挠了挠头，略微有些羞射的说“这些年每天我通过中星仪观测到地方恒星时再换算到平太阳时之后，都会跟旧时空带来的年差石英表做比对。这就是我为什么最终认定太白经度有偏移。”说完钟利时拉开了一条窗帘。窗帘后边并不是窗户，而是一面墙，墙上的壁龛里并排安放着两块手表，上面的seiko 和 citizen表明了他们来自旧时空的身份。
又是一阵的交头接耳。
“目前的问题是，这些年差表都是石英动力，而我们的纽扣电池全部来自旧时空，尽管我们已经做了很多的延寿办法，但是如今他们就要用完了。”
“我记得咱们的电池厂不是可以少量生产纽扣电池了吗？”
“我们的电池无论是从电压还是电流的稳定度上，都很难达到年差表所需要的标准。”
“那外接电池呢？那个叫刘宇的不是鼓捣出了铅锌电池吗？”
“这是一个办法，但是在这里要说的是，我们其实还有更好的方案。今天就是想跟大家讨论一下原子钟的使用。”
“原子钟？”
“原子钟，是一种利用原子、离子的能级差为基准信号来校准晶体振荡器或激光器频率，以使其输出标准频率信号的一种装置。它的工作原理是：利用原子能级跃迁吸收或释放能量时发出的电磁波来作为本振频率进行计时。由于这钟电磁波的频率非常 稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了，可以达到千万年仅差一秒或者更好的水平。目前常用的原子钟可分为铷原子钟、铯原子钟、氢原子钟、CPT原子钟这四类。”钟利时开始布道。
“铯原子钟
“铯原子钟它利用铯原子内部的电子在两个能级间跳跃时辐射出来的电磁波作为标准，去控制校准电子振荡器，进而控制钟的走动。这种钟的稳定程度很高，在旧时空，最好的铯原子钟达到2000万年才相差 1 秒。”
“氢原子钟一种精密的计时器具。氢原子钟是在现代的许多科学实验室和生产部门广泛使用一种精密的时钟，它是利用原子能级跳跃时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，但它用的是氢原子。这种钟的稳定程度相当高，每天变化只有十亿分之一秒。”
“铷原子钟是所有原子钟中最简便、最紧凑的一种。这种时钟使用一玻璃室的铷气，当周围的微波频率刚好合适时，就会按光学铷频率改变其光吸收率。”
“CPT原子钟是利用原子的相干布局囚禁原理而实现的一种新型原子钟，也是目前从原理上唯一可实现微型化的原子钟，其体积、功耗比目前体积、功耗最小的铷原子钟相比还要小得多。”
钟博士一口气介绍完各种原子钟，然后喝了口水，继续说：
“每一个原子都有自己的特征振动频率。人们最熟悉的振动频率现象就是当食盐被喷洒到火焰上时食盐中的元素钠所发出的桔红色的光。一个原子具有多种振动频率，一些位于无线电波波段，一些位于可见光波段，而另一些则处在两者之间。铯133则被普遍地选用作原子钟。将铯原子共振子置于原子钟内，需要测量其中一种的跃迁频率。通常是采用锁定晶体振荡器到铯原子的主要微波谐振来实现。
为了制造原子钟，铯原子会被加热至汽化，并通过一个真空管。在这一过程中，首先铯原子气要通过一个用来选择合适的能量状态原子的磁场，然后通过一个强烈的微波场。微波能量的频率在一个很窄的频率范围内震荡，以使得在每一个循环中一些频率点可以达到9,192,631,770Hz。精确的晶体振荡器所产生的微波的频率范围已经接近于这一精确频率。当一个铯原子接收到正确频率的微波能量时，能量状态将会发生相应改变。
在更远的真空管的尽头，另一个磁场将那些由于微波场在正确的频率上而已经改变能量状态的铯原子分离出来。在真空管尽头的探测器将打击在其上的铯原子呈比例的显示出，并在处在正确频率的微波场处呈现峰值。这一峰值被用来对产生的晶体振荡器作微小的修正，并使得微波场正好处在正确的频率。这一锁定的频率被9,192,631,770除，得到常见的现实世界需要的每秒一个脉冲。”
“你是说打算制造原子钟？”文德嗣见钟利时跑的有点远，开玩笑的把他拉了回来。
“不，我是说我们出发时从旧时空带来原子钟来”
尽管前边的铺垫已经让在场的各位对这个答案有了心理准备，现场还是有人发出了惊讶的声音。
“我们带来的是铷钟。铷钟又被称为铷原子钟， 铷频标是一种被动型原子频率，利用的是铷原子的基态超精细能级之间的跃迁，铷原子钟由铷量子部分和压控晶体振荡器组成。常用的铷原子频标短期稳定度最高可达到10-12量级，准确度为±5×10-11，具有体积小、精度高的特点。
压控晶体振荡器的频率经过倍频和频率合成，送到量子系统与铷原子跃迁频率进行比较。误差信号送回到压控晶体振荡器，对其频率进行调节使其锁定在铷原子特有的能级跃迁所对应的频率上。铷原子频标的准确度为±5×10-11。铷频率标准不需要真空系统、致偏磁铁和原子束，因而体积小、质量小、预热时间短、价格便宜，但准确度差、频率漂移比较大，在旧时空仅能用作二级标准。”
“但是在本时空，这是全世界最准的钟。我希望得到执委批准，启用一套铷钟来确定基准时间。”
第二篇 时间啊，时间（下）
铷钟的安装调试自然是由刘宇负责。他先是……，再是……，之后……，最后……，终于……。
（略）
【注】:1640年无论是VHP还是GS，TC 都应该已经没电了，我们假设带来的电池能够挺到1640吧。大家看个意思就好，不能细追究 |
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发表于 2021-3-1 22:13:08
沉默卡
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变色卡
千斤顶
