時間一直以銫原子的振動來定義，但隨著現代物理學推進精度的極限，科學家們正準備重新制定這一標準。
上個月，來自歐洲和日本的 69 位科學家組成的聯盟完成了有史以來最大規模和最協調的光學時鐘比較，這使世界更接近於用更準確的標準來取代秒的定義。
此次研究持續了 45 天，跨越芬蘭、法國、德國、意大利、英國和日本六個國家，聯繫了 10 個光學時鐘，使用了衛星信號和超穩定的光纖連接。
這些時鐘的合作進行了 38 次頻率比測量，達到前所未有的一致性。其中四次比較是首次直接進行，顯示未來全球光學時間標準的可行性。
意大利國家計量研究所（INRiM）的高級研究員 Marco Pizzocaro 表示：「這些測量提供了關於光學時鐘在國際時間保持中所需的精度和可靠性方面仍需進行的工作的關鍵信息。」
他補充道：「我們的實驗還顯示了如何將歐洲的光學時鐘聯繫起來，以最先進的精度測量頻率比。這創造了一個分佈式實驗室，也可以用於進行基本物理學的測試，例如尋找暗物質或檢驗物理學的基本規則。」
光學時鐘是先進的原子時鐘，利用激光觸發原子中的精確能量變化。這些變化在確切的頻率上發生，作為標記時間的超穩定「滴答」。
這些滴答的精度超過了目前用於定義協調世界時間（UTC）的銫基微波原子時鐘。銫時鐘每 1 億年可漂移 1 秒，而當前最好的光學時鐘在數十億年內不會損失或獲得 1 秒。
由於不同的光學時鐘使用不同的原子，充分發揮其潛力需要跨越廣闊距離進行比較，以確保一致性和準確性。
芬蘭 VTT MIKES 的高級科學家 Thomas Lindvall 表示：「同時比較多個時鐘並使用多種鏈接技術提供的資訊遠超過以往的對比方法。」
他指出：「通過協調的測量集，可以檢查一致性，並提供更可靠的結果。這些結果有助於確定哪些光學時鐘應用於新的秒的定義。」
該項目依賴多種技術來連接跨國的時鐘。GPS 衛星信號提供了全球連接，但由於信號噪聲、大氣干擾和儀器限制，其精度受到限制。
為了實現更高的準確性，研究人員還使用了定制的光纖鏈接，使測量精度比基於衛星的方法高出 100 倍。這些超穩定的連接用於連接法國、德國和意大利的時鐘。
此外，在英國和德國的國內比較中，因多個時鐘位於同一機構，使用了短距離光纖，進一步減少了不確定性並增強了測量穩定性。
研究人員表示，這次實驗需要精心規劃，並在數據分析過程中面臨重大挑戰。
NPL 的首席科學家 Rachel Godun 表示：「並非所有結果都符合我們的預期，我們觀察到測量中的一些不一致性。」
她補充道：「然而，同時比較如此多的時鐘並使用多種鏈接技術使我們更容易識別問題的來源。」
國際單位制中即將重新定義的秒預計將於 2030 年實現。研究結果已發表於《Optica》。
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