原子钟，基于原子的微小振荡，是人类创造的最精确的计时装置。每年，科学家都会进行调整，以提高这些设备的精度。现在，他们创造了新的性能记录，使两个原子钟如此精确，以至于能够探测到引力波，时空结构中那些微弱的涟漪。美国国家标准与技术研究所（NIST）的聪明得让人望而生畏的物理学家在判断原子钟性能的三个最重要的指标中取得了这些记录：系统的不确定性、稳定性和重复性。NIST的物理学家安德鲁·鲁德洛解释说：“这可被认为是这些钟表性能上的‘同花顺’。这两种新的破纪录时钟都是基于镱原子的。在每个时钟中，由激光器构成的光学晶格保持着上千个原子不动。这些激光激发原子的电子，然后这些电子振荡，在两个能量状态之间以令人难以置信的规律切换。就像模拟时钟的滴答声一样，这种能量转换可以用来保持时间，但是其精度比任何模拟时钟，甚至数字时钟都要高得多。去年发布的最新纪录如此精确，以至于在亿年内不会损失或增加一秒钟的时间。标准秒是由铯原子的振荡定义的。所以，你知道，这是一种非常精确的东西。那么这些新记录意味着什么呢？系统的不确定性是指时钟是否精确地与原子振荡保持时间。这两个时钟与镱的频率同步，在年中的误差率为1.4个单位或0.14。稳定性是指时钟频率在特定时间段的变化。镱钟在年中的变化仅为3.2个单位（或0.32）。最后，可再现性指的是时钟在同一频率下滴答的紧密程度。它们的差异低于10的-18此房，或十亿分之十亿分之一。Ludlow说：“两个时钟在这个前所未有的水平上的一致性，我们称之为再现性，也许是唯一的最重要的结果，因为它本质上要求并证实了其他两个结果。”“这尤其正确，因为所证明的可重复性显示，时钟的总误差低于我们解释地球上重力对时间的影响的一般能力。因此，正如我们设想的那样，这种钟正在全国或世界范围内使用，它们的相对性能将首次受到地球引力效应的限制。这种令人惊叹的精确度肯定会使许多使用原子钟的仪器和实验受益。一个例子是全球定位系统，它从装有原子钟的卫星接收信号，然后测量来自每个卫星的信号的时延，并将它们转换成空间坐标。原子钟也被用来检测和测量时间膨胀、速度或重力对时间的影响。相对速度减慢时间。更大的重力也会减慢时间；例如，在地球上更高的海拔，时间实际上移动快一点点。由于这种差异，原子钟可以放置在不同的高度来测量重力本身。这意味着这些新的时钟在理论上可以用来测量地球重力场的形状，这个场被称为相对论大地测量学，精确到厘米以内。但是原子钟如此精确，对重力如此敏感，也有可能探测到来自引力波的微弱信号。还有令人难以置信的暗物质前景，我们还没有直接探测到。理论上，当原子钟与暗物质相互作用时，它们可以加速或减速，但速度极小。同步原子钟可以让这些差异以一种其他时钟无法检测的方式被探测到。这些应用尚未应用于这些新的记录打破器-随着所需的激光功率的数量，他们现在有点实验室绑定。但这确实是一个令人兴奋的飞跃。

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