世界最精確的時鐘就深藏在美國國家標准與技術研究所這所6層的混凝土大樓裡。這裡，你能聽到數字世界最精確的心跳。
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美國國家標准與技術研究所(NIST)側重激光和量子物理學的研究
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世界最好的時鐘在美國國家標准與技術研究所裡制成
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NIST-F1是美國最標准的時鐘，也是世界最精確的實用時鐘
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美國國家標准與技術研究所最新修正過的氫微波激射器
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此芯片大的原子鐘可精確到十億分之一秒
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此紅激光是未來超精確鈣原子鐘的一部分
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在此隔間中，此紅激光集中的鈣原子上
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此圓柱包含單個被捕獲的原子，與黃綠色激光共振網易探索12月17日報道，據美國《連線》雜志報道，世界最精確的時鐘就深藏在美國國家標准與技術研究所(NIST)這所6層的混凝土大樓裡。它看起來好像只是一項青少年科學展覽項目，擦亮的鏡頭和鏡子雜亂地堆在一個閃爍著微弱銀光的圓柱上，並被一個清晰的塑料帳蓬蓋住，加以保護。
現在存放於美國國家標准與技術研究所的這個銫原子鐘就是大名鼎鼎的NIST-F1。不過，等到F2明年出來時，此F1將會遜色不少。美國國家標准與技術研究所的時間與頻率部主任湯姆·奧布來恩說：“我們在時鐘的研制方面基本上遵循摩爾定律，每10年就會提高一大等級。”
時鐘的精確度帶來了一門有關危機存在的時間科學。自從1904年美國國家標准與技術研究所從德國制表廠購買一座擺鐘以來，如今此單位已經成了時鐘記錄的保持者，打造了世界最精確的時間標准。
其最新一代原子鐘其精確度已經超越了原來狹小的範圍，使許多時鐘的精確度成了廢物。而且，該所400名科學家、工程師和員工對時鐘的研究更加投入，更精益求精，他們正在將原子鐘縮小成谷粒大小，並測試新的精確度，以探測重力和磁場的相對波動。10年內，他們的工作將對醫學成像和地質勘測等不同領域產生深遠影響。
顯舊的米色牆壁和多變的油布地面，美國國家標准與技術研究所的時間與頻率部在刻苦改寫時間的精確度。一些看起來心煩意亂的科學家在大廳裡來回走動，偶爾看一眼外人。畢業生則身穿古怪的T恤，在樓內踱步，夾著好用的工具和厚厚的文件夾穿行於辦公室和實驗室，而電纜和管道則彎彎曲曲地橫過天花板。
時間精確度是當今數字世界的心跳
因為時間精確度是當今數字世界的心跳。每一個手機基站安裝上原子鐘，可以從一個塔管理另一個塔。而太空時鐘會讓汽車中的GPS告訴你身在何處，較小的時鐘可以讓你的無線裝置能調諧。當汽車具備穩定控制能力時，可以讓你避免車禍。這就是美國國家標准與技術研究所密室中的銫原子鐘的大好用途。
然而，光學頻率測量集團的物理學家利奧·何爾伯格更加關心未來的時間。他們正在測試一種新的時間精確度，是采用鈣和鐿這樣的原子來測量。像NIST-F1一樣，銫原子鐘使用激光來給銫原子減速，以達到測量狀態，之後調整微波信號，使其接近銫的共振頻率每秒9,192,631,770個周期。
通過這一辦法，可以將F1精確度達到最佳。為了達到F1的最佳精確度，科學家得知道它們相對此時鐘的精確位置，再考慮天氣、海拔和其它外在因素的影響。比如，熱天下，連接F1與美國科羅拉多州大學實驗室的光纖會延長10毫米，科學家得不斷跟蹤和加以計算。在F1的精確度下，位置變動都會影響原子鐘的精確度。比如，最近科學家將原子鐘從3層移到2層之後，他們得重新調整其系統，才能彌補高度下降3.5米所導致的誤差。
相對鈣和鐿原子，銫原子可以算是原子鐘之父了。何爾伯格的研究小組要專門調整這些粒子，由於采用微波來做太慢，於是科學家改用彩色激光來代替。何爾伯格說，每一個原子都有自己的光譜特征，鈣對紅色產生共振作用，鐿對紫色有共振作用。根據這一原理，科學家希望制造出更加精確的汞離子鐘，打造絕對穩定的時鐘。
修正地球形狀的相對變化
屆時，足夠精確的時鐘能修正地球形狀的相對變化，由於地球形狀因環境因素的變化而出現的變化，因此要對時鐘進行的修正。之後，科學家還將修正宇宙、天體物理學和時空的變化情況，繪制磁場和重力變化圖。這意味著不同的地形會有不同的重力偏移。科學家憑此可以繪制石油、液體帆岩漿和地下水的分布圖。總之，美國國家標准與技術研究所正在打造首個探尋水源和礦藏的高科技探棒。
對於一艘行駛的船只，這種時鐘會因海底形狀和地球深處密度的變化而改變頻率。對於火山，這種時鐘頻率會隨岩漿的運動和振動而變化。科學家使用這些變化的地圖就能區分鹽水和淡水區域，或許最終能根據地面下重力的變化來預測火山、地震和其它自然災難的爆發。
此外，科學家還在思考制作微型的原子鐘，大小只有方糖大，可以用AA電池帶動，奧布來恩說，其最顯而易見的應用是讓GPS接收器更加精確，當然還有其它用途。
去年秋天，美國匹茲堡大學的研究人員使用美國國家標准與技術研究所生產的谷粒大原子鐘，繪制了老鼠心跳的磁場變化圖。他們將此時鐘放在老鼠胸部之外2毫米的地方，每次心跳一下，就觀察老鼠富含鐵的血液是如何影響此時鐘的滴答聲的。從此，美國國家標准與技術研究所將此時鐘精確度提高了巨大的數量級。他們將一排這類時鐘用作磁力計，成了一種全新的成像設備，可用於檢查心髒和大腦的活動。而且，此設備方便攜帶，價格只有幾百美元一台。
此技術還可以用於探尋內部工作的外面表像。我們周圍的電磁場無處不在，且會因我們的活動而發生輕微的變化。足夠精確的時鐘會因這些磁場的變化而出現不安，通過這一情況就能推測出什麼東西在哪裡，何等東西在運動。像老鼠的心髒一樣，一排同步時鐘能打造實時的環境持續變化圖，這一研究叫作無源雷達。通過此技術，科學家最終可能會找到時空和重力之間的想到作用。宇宙學家對此特別關心，宇宙早期模型表明物理學定律會隨著時間發生變化，它還將會隨著我們的探測能力而出現變化。若果真如此，科學家則希望此極度精確的時鐘能提供時空結構變遷的第一個證據。（古道）
