新一代鍶鍾150億年不差一秒，科學家用它直接驗證時間彎曲

鍶鍾全稱鍶原子光晶格鍾，是一種激光原子鐘，每一個光學晶格都擁有上千個中性鍶原子，每秒可「滴答」430萬億次。美國最新研製的新一代鍶鍾，比銫133原子鐘至少精確三倍，在150億年的時間內誤差也不會超過一秒鐘。也就是說，如果把它放到宇宙大爆炸的時候，我們就可以準確了解138億年來每一秒鐘都發生了些什麼。這就帶來一個大問題，誰去把它放到宇宙大爆炸的起始時刻呢？

鍶鍾在有穩定時間信號要求的衛星定位、金融系統和互聯網等系統中作用巨大，比如在GPS衛星中使用鍶鍾可有效提高定位的精度。近日，巴黎天文台的帕卡姆·德爾瓦和他的團隊，利用鍶鍾對愛因斯坦相對論時間膨脹效應和洛侖茲不變性進行了驗證，再一次確認了愛因斯坦理論的正確性。

愛因斯坦廣義相對論說，如果處於不同的引力環境中，我們的時間快慢是不一樣的；而狹義相對論則說，任何兩個相對於彼此以恆定速度移動的觀察者，他們將體驗到相同的精確的物理定律，這種對稱性稱為洛侖茲不變性。由於這些效應對宏觀物體造成的影響極小，我們需要極其準確的時鐘才能驗證。研究人員將倫敦、巴黎和德國不倫瑞克的鍶鍾用光纖連接起來，由於這些城市在地球表面以不同的速度移動，用鍶鍾可以精確測量它們經歷的時間膨脹程度。例如，靠近赤道的時鐘應該比靠近北極的時鐘慢一些，而巴黎和倫敦的時鐘一天內應該有5納秒的差距。經過精確測量，研究人員計算了一個名為alpha的參數，如果沒有違反洛倫茲不變性，這個參數的值將等於0。實際產生的結果α小於10^-8，已經無限接近於0。這個結果支持洛倫茲不變性，是以前最佳極限的兩倍，比銫原子鐘的結果要好兩個數量級。

當然，科學家們希望能夠進行更準確的測量，進一步提高α的精度，可能會對我們更好地理解量子、暗物質、暗能量的性質產生更為深刻的影響。

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