科学家发明了一种新的时钟，比以往任何时候都更精确地保留时间。
时钟是如此准确，以至于它在140亿年内不会获得或减少超过一秒 - 大致是宇宙的时代。它的滴答速度非常稳定，在一天内它的变化仅为0.000000000000000032%。
对于我们这些依赖时钟让我们按时预约医生，或知道何时与朋友见面的人来说，这种精确程度并不是必需的。
但保持时间只是一个开始。这个新时钟非常精确，可用于探测暗物质，测量波动穿过宇宙的引力波，并以前所未有的精度确定地球引力场的确切形状。
专家说，事实上，这些超精确时钟可以帮助科学家更好地探索宇宙的奥秘。
“事实证明，如果你拥有所有这些精确度来进行测量，它可以为你的宇宙提供一个显微镜，”科罗拉多州博尔德国家标准与技术研究所的物理学家安德鲁·勒德洛说.Ludlow领导了制作新时钟的作品，本周在“ 自然 ”杂志上有所描述。
自20世纪60年代以来，时间已经被所谓的原子钟所测量，这些原子钟使用铯原子的自然振荡作为钟摆。可以把它想象成一只手的手表每秒超过90亿次。
光学晶格时钟Ludlow及其同事开发出的测量结果表明，镱原子的振荡速度要快得多。它的原子钟摆动速度快了约10,000倍，速度达到每秒500万亿次。
“铯是一种美丽的原子系统，但我们已经达到了它有多好的基本限制，”勒德洛说。“镱可以将时间缩短到更精细的间隔，从而提高测量精度。”
Ludlow说，光学晶格钟已经存在了15年，它们仍处于开发阶段。科学家们继续修补它们，逐渐提高每次新调整的准确性。
最新一次迭代中的大多数改进都是由于Ludlow集团几年前开发的新型隔热罩。它保护镱原子免受热和电场的影响，这可能会干扰它们的自然振荡。
“我们希望确保当我们测量原子的滴答速率时，我们正在测量大自然赋予它的速率，并且它不会因环境影响而受到扰动或移动，”他说。
Ludlow和他的共同作者在“自然”杂志上写道，由于有如此多的振荡，镱钟能够以前所未有的精度探测到地球引力场的变化。
正如爱因斯坦的广义相对论所预测的那样，时间的变化取决于你在重力场中的位置。
位于高山之上的时钟 - 远离地球的中心 - 将比同一座山脚下的时钟快一点。
这不是机械错误。时间实际上在那座山的顶部传递得更快。
大多数时钟都不够准确，无法记录这种极其微妙的差异。毕竟，在10年内，相距1000米的两个时钟将仅以31百万分之一秒的速度关闭。
科学家已经证明，通过比较不同位置的两个光学晶格时钟的滴答速率，可以测量地球引力场的差异。然而，到目前为止，使用其他更便宜的技术可以准确地制作那些相同的重力图。
Ludlow说，新时钟可以检测到仅1厘米高度的变化，这种测量比以前更加精确。
此外，他的团队是国际合作的一部分，他们正在使用过敏时钟试图探测暗物质，这种神秘物质在宇宙中被认为是普通物质的五倍。
“对暗物质知之甚少，但大多数理论预测它会以一种影响我们时钟滴答速率的方式与原子相互作用，”他说。
该团队还在尝试使用时钟来寻找与LIGO天文台首次观测到的相同类型的引力波，这证实了爱因斯坦特征理论的一个重要方面。
尽管新时钟具有令人难以置信的精确度，但该团队尚未达到其能力极限。更多的修修补补已经在进行中。
“表现就像我们以前从未见过的那样，”勒德洛说，“但我们已经对如何重建可能导致更显着改进的事情有了一些想法。”