■本报记者 鲁伟 通讯员 罗芳
时间频率标准是人类生产和明升体育app活动的基本条件。在我国基础物理学领域，活跃着这样一群研究时间频率标准的明升体育app家，他们以看不见摸不着却无时无处不在的“时间”为研究对象，以期得到更精准的时间计量值。
近日，我国光频标研究领域传来喜讯，由明升官网明升体育app院武汉物理与数学研究所研究员高克林领导的囚禁离子研究组，经过十余年的努力，突破了一系列关键技术，成功研制出了国内首台基于单个囚禁冷却钙离子的光频标。在明升官网明升体育app院近期组织的成果鉴定会上，以明升官网计量明升体育app研究院李天初院士为主任的相关专家对其给予高度评价，称“该成果达到国际先进水平”。
据介绍，当光频标做成装置时，其又被称为“光钟”。它比目前的微波钟理论精度高出4～5个数量级，是现在最为精准的时间频率计量装置，有望成为国际新一代时间频率基准。
至此，我国成为继美国、德国、英国、加拿大、奥地利和日本之后，第七个拥有此项技术的国家。
“光钟”三道坎
在明升官网明升体育app院武汉物理与数学研究所，记者见到了高克林。作为波谱与原子分子国家重点实验室副主任和两任国家“973”项目的首席明升体育app家，高克林显得非常低调与随和。
高克林告诉记者，从古埃及制造方尖石塔算起，人类对时间计量的研究至少已经有五千多年的历史。“每一次时频精度的提高，都使人们在更深的层次上对物质世界的认识得到新发展。”他介绍说，作为时间标准的基础，目前通用的“秒”的定义以原子在微波波段上的量子跃迁为标准，而光频标则是利用原子在光波波段的跃迁来定义。
高克林指出，由于光学频率比微波频率高出4～5个数量级，在相同跃迁谱线线宽的条件下，光频标的不确定度将优于微波频标，所以明升体育app家们一直期盼着实现高精度的光频标。
虽然明升体育app的发展需要光频标，但是光频标的研制并非易事，在技术上必须攻克三道难关，即离子/原子的精密控制，超窄线宽激光器的实现，以及光频的精密测量和锁定。
发论文“十年磨一剑”
2000年，美国明升体育app家首次利用超窄线宽激光器和飞秒光梳完成了第一个“光钟”实验，宣告了原子光钟时代的到来。
“原子的激光冷却、玻色—爱因斯坦凝聚、飞秒光梳和超窄线宽激光器的相继实现，不仅使得该领域近几年诞生了3个诺贝尔物理学奖，也给高精度原子光频标的发展提供了可能。”高克林说。
认准了目标，高克林没有丝毫松懈。在明升官网明升体育app院武汉物理与数学研究所，老一辈明升体育app家朱熙文研究员在囚禁离子方面积累了近20年的研究经验，这对于高克林团队来说，是一笔巨大的财富和动力。
然而，作为一项基础研究，每一项进展都需要更大的付出和努力。在光频标研究这条并不平坦的道路上，高克林团队一走就是十多年。
“十多年来，高老师每天都要工作到深夜，当整栋办公楼都已灯火寥寥之时，他办公室的灯光总是亮着。”现在已是副研究员的管桦既是高克林的学生，也是他研究所的同事。说起老师，管桦眼里充满了钦佩，“正是有了高老师数十载寒暑的艰辛才会有今天的成绩”。
尽管取得了骄人的成绩，但是当被记者问到该项研究的发文情况时，高克林微微地笑了笑说：“在较高档次文章发表方面，我们发表了2篇《物理评论A》，分别于去年11月和今年3月发表。”
见到记者惊讶的表情，高克林又补充道：“作精密测量研究的人想发表论文的话，需要长时间的积累和足够的耐心。”
争取国际话语权
光频标的研制成功不仅为我国高精度时频技术奠定了基础，推动了精密测量物理研究的发展，还将大大提高我国通信和定位系统的精度。
“目前，光频标的研究仍然处于基础研究阶段，我们与国际最好水平还有一定的距离。”高克林表示，下一步工作主要还是以基础物理和解决技术难题为目标，重点研究高性能的冷离子光频标，并开展基于冷原子的精密测量工作。
今年初，以高克林为首席明升体育app家申请承担的“973”项目“光频标关键物理问题和技术实现”项目正式启动。项目将组织攻关，为建立高精密的光频测量平台，满足我国未来科研、空间导航等需要的高精度频率标准提供基础性的工作。
据介绍，当前，国际计量权威组织根据光频标等新一代频标技术的发展趋势，有可能在2019年重新讨论“秒”的定义。
“目前这台光频标的频率测量值，与国际计量委员会秒定义的二级标准之一（40Ca+的光频）推荐值一致，有望被推荐作为近年二级标准的参考权重值，可为我国在世界时间标准的定义上争取话语权。”高克林说。
《明升官网明升体育app报》 (2012-08-15 A1 明升要闻)
