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科學(xué)家為什么研究毒素,科學(xué)家為什么要研究原子鐘

“科學(xué)家們一直去同一個(gè)地方,研究完全相同的基因 。除了解釋為什么有些基因沒(méi)有被研究,還可以解釋個(gè)別基因被研究的程度 。研究人員指出,其中一些基因包括一個(gè)研究不足的乳腺癌基因簇和與肺癌相關(guān)的基因,這些基因可能至少與充分研究的基因一樣重要 。
科學(xué)家為什么要研究原子鐘?

科學(xué)家為什么研究毒素,科學(xué)家為什么要研究原子鐘


古人最早以天文現(xiàn)象來(lái)計(jì)時(shí),即太陽(yáng)的東升西落為一天,后來(lái)又總結(jié)出月亮圍繞地球運(yùn)行一周為一月,地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)行一周為一年,在計(jì)時(shí)工具上則發(fā)明了日晷、沙漏等,其計(jì)時(shí)精度很差,但在當(dāng)時(shí)的社會(huì)生產(chǎn)條件下已基本夠用了 。不過(guò)隨著科技的發(fā)展,人類社會(huì)對(duì)計(jì)時(shí)的精度要求也越來(lái)越高,于是又發(fā)明了機(jī)械鐘表,電子表等,近幾十年來(lái),計(jì)時(shí)參考開(kāi)始對(duì)照原子內(nèi)部的規(guī)律性運(yùn)動(dòng),比如原子的振蕩頻率,其驚人的穩(wěn)定節(jié)奏使得計(jì)時(shí)變得極為精確,于是原子鐘誕生了,
原子鐘利用的是原子中電子的能量躍遷來(lái)計(jì)時(shí)的,科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)了原子中的電子在特定的能級(jí)上只能攜帶一定量的能量 。70年前就有科學(xué)家提出了計(jì)時(shí)方面的原子分離振蕩法,就是把原子的振蕩頻率提取出來(lái)作為計(jì)時(shí)器的運(yùn)動(dòng)周期,為了使原子中的電子從一個(gè)能級(jí)到達(dá)另一個(gè)能級(jí),可以用恰當(dāng)頻率的激光照射原子激發(fā)電子的能量躍遷實(shí)現(xiàn)電磁波振蕩的速率,因?yàn)樵拥慕Y(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,周期運(yùn)動(dòng)的時(shí)間間隔很小,得出其振蕩頻率后用它計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器就叫做原子鐘,
現(xiàn)在很多高科技領(lǐng)域都需要精確的計(jì)時(shí),使用的都是原子鐘,比如衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),原子鐘是通過(guò)電子等微觀粒子的躍遷節(jié)奏確定時(shí)間的,銫原子、氫原子、汞原子、銣原子、鍶原子等都已經(jīng)被科學(xué)家廣泛用于研制原子鐘 。有人已經(jīng)將銫原子鐘做到了2,000萬(wàn)年誤差一秒,而幾年前我國(guó)天宮二號(hào)上放置的冷原子鐘則做到了3,000萬(wàn)年誤差一秒,
3000萬(wàn)年才差一秒,原子鐘足夠精確了吧!然而它還并非是目前最精確的,已有光學(xué)原子鐘可以做到運(yùn)行一二百億年也不會(huì)差一秒,或者說(shuō)從宇宙誕生開(kāi)始一直運(yùn)行到今天,它的誤差也不會(huì)超過(guò)一秒 。這樣的計(jì)時(shí)精確度足夠高了吧?然而科學(xué)家們并沒(méi)有停下腳步,仍然在向著更高的計(jì)時(shí)精度努力,如今世界頂尖的計(jì)時(shí)研究專家正在研制一種比原子鐘更精確的時(shí)鐘——核鐘,理論上講它的精度可以達(dá)到光學(xué)研制中的至少10倍以上,可將計(jì)時(shí)的精確度推向新的極致,
那么核鐘是依靠什么來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的精度的呢?科學(xué)家發(fā)現(xiàn)原子核里的質(zhì)子和中子雖然被強(qiáng)核力捆綁在一起,但本質(zhì)上也像電子一樣占據(jù)著不連續(xù)的能級(jí),因此理論上也可以利用原子核的物理特性制造出計(jì)時(shí)精度更高的核鐘,而由于原子核能夠抵御會(huì)干擾原子鐘的雜散電場(chǎng)或磁場(chǎng)的影響,物理學(xué)認(rèn)為原子核能級(jí)之間的躍遷要比電子更具規(guī)律性和穩(wěn)定性,因此理論上講核鐘將比原子鐘將更精確,更穩(wěn)定,可達(dá)我國(guó)冷原子鐘精確度的數(shù)百倍 。
那么又如何激發(fā)原子核的能量躍遷呢?對(duì)大部分的元素來(lái)說(shuō),能夠激發(fā)電子實(shí)現(xiàn)能量躍遷的激光無(wú)法激發(fā)他它們實(shí)現(xiàn)能量躍遷的,但是在不斷地研究與探索中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)釷-229元素中有一對(duì)能量足夠接近的相鄰能級(jí),用激光就可能引發(fā)它的躍遷,因此科學(xué)家們認(rèn)為是可以制造出釷-299核鐘的,它的精確度就要比光子原子鐘強(qiáng)十倍,預(yù)估在未來(lái)數(shù)年內(nèi)將可以制造出這種核鐘,它可以在上千億年的時(shí)間幅度內(nèi)誤差不超過(guò)一秒,在宇宙誕生至今的138億年的時(shí)間中,它的運(yùn)行誤差幅度也不過(guò)才1/10秒,

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