中國科學(xué)院國家授時(shí)中心首次實(shí)現(xiàn)空間站堿土金屬原子激光冷卻——開啟精準(zhǔn)時(shí)間測量新征程
在宇宙探索的征程中,精準(zhǔn)的時(shí)間測量至關(guān)重要。近期,中國科學(xué)院國家授時(shí)中心在中國空間站上取得了重大科研突破——首次成功實(shí)現(xiàn)空間堿土金屬原子的激光冷卻,為高精度空間光學(xué)鐘的研制提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。近日,該研究成果以Express letter在線發(fā)表在物理學(xué)TOP期刊Chinese Physics Letters。
中國科學(xué)院國家授時(shí)中心作為主承擔(dān)單位,聯(lián)合中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所、中國科學(xué)院大學(xué)杭州高等研究院、國防科技大學(xué)等團(tuán)隊(duì)研制了首臺(tái)空間光鐘,載荷放置于我國空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙。空間光鐘作為我國空間站高精度時(shí)頻系統(tǒng)的最高精度時(shí)間頻率信號(hào)源,為我國空天地一體化時(shí)頻體系的建立提供技術(shù)支撐和保障。
空間光鐘研制中,國家授時(shí)中心以鍶光鐘研究組為首的科研團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)十多年攻關(guān),研發(fā)出了一套高度集成化的小型空間鍶光鐘物理系統(tǒng)。使其能夠滿足火箭運(yùn)載,并且在空間站復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行,科研人員成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍶(Sr)原子的激光冷卻,捕獲了約(1.50±0.13)×10? 個(gè)??Sr 原子和(8.00±0.56)×10? 個(gè)??Sr 原子。
空間光鐘最核心技術(shù)之一:空間光鐘物理系統(tǒng),作為我國在空間儀器研制領(lǐng)域的原創(chuàng)技術(shù),先后獲得中國(2022)、美國(2023)、歐盟(2023)發(fā)明專利授權(quán),并獲得了日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎(jiǎng)(2024)、德國紐倫堡發(fā)明展金獎(jiǎng)(2024)。
空間實(shí)現(xiàn)堿土金屬激光冷卻這一成果不僅標(biāo)志著我國在空間冷原子物理領(lǐng)域邁出了關(guān)鍵一步,也為空間高精度光鐘的研制和應(yīng)用鋪平了道路。
中國科學(xué)院國家授時(shí)中心的這一突破,展現(xiàn)了我國在時(shí)頻科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。未來,隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和完善,空間堿土金屬激光冷卻技術(shù)將推動(dòng)我國空間科學(xué)研究邁向新的高度,為探索宇宙的奧秘貢獻(xiàn)更多中國智慧和力量。
論文鏈接:https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0256-307X/42/6/063701

中國空間站鍶原子空間光鐘俘獲到的藍(lán)MOT原子圖像。(a)87Sr原子圖像,(b)88Sr原子圖像
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