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近日,在石家庄市元氏县马村镇使庄村的盆景培育基地,工作人员正在给盆景浇水。日报见习记者 侯 淼摄近日在北京举办的第八届京津冀盆景艺术展上,来自各地的百余盆精品盆景同台展出。
根据实验结果来看,研究有效验证了星地链路高精度光频标比对的可行性,向建立广域光频标网络迈出重要一步。对此,中国科学技术大学张强教授表示:将来如果放在卫星上能做洲际的时间比对,我们就可以实现新一代的“秒”定义。一盆来自石家庄市元氏县使庄村的柏树盆景“探微”脱颖而出,摘得最佳盆景作品奖。为什么“秒”要被重新定义了?咱们现在经常提到的时间概念“秒”,是自 1976 年以来,一直由铯-33 原子钟来定义的。一个小村庄,如何培育出如此精美的盆景作品?8月19日,记者走进元氏县马村镇使庄村的盆景培育基地一探究竟。进入基地,仿佛进入一座微缩的山水园林,形态各异的盆景错落有致。“这里的每一棵盆景,都是宝贝。”石家庄植也文化发展有限公司负责人杜毅佳穿行在盆景之间,俯身托起一簇新发的嫩芽,眼神里尽是珍视。原子钟最初是英国物理学家 Louis Esseb 创造,它的工作原理是计算原子中的电子自旋的翻转频率。而在 1976 年这一年,科学家们通过铯-133 原子在微波频率下的跳动,重新定义了这个时间基本单位:1 秒 = 铯原子的电子自旋翻转 9192631770 次的持续时间。虽然说这种方式已经够精确了,但科学家们似乎却不满足于此。这里汇集了松、柏、枫、杜鹃等十几个珍稀树种,其中树龄上百年的老桩不在少数。

二 | 截至目前,自然领域中对时间的测量精度已经步入 10-19 的量级。杜毅佳从小痴迷花草。2017年一次偶然的机会接触到盆景,从此着了迷。他多次赴海外和江浙沪学习,创办了石家庄植也文化发展有限公司。这种量级通俗点来讲,就是百亿年期间误差不会超过 1 秒。好的盆景是匠心独运的结晶,需要精心培育和呵护。一盆有韵味的盆景要经过少则数年、多则数十年的雕琢培育。而且时间是目前七大基本物理量中测量最精确的那一个。如今,这里培育的盆景价格从几百元到十几万元不等,年销售5000余棵。

三 | 但单有最精确的计时还是不够的,因为它还需要“配套”一个与之精度相匹配的时间传递技术。二者的重要性可以说是画等号的。“北方气候干燥,但盆景喜欢湿润的环境。但地面附近自由空间的环境复杂,大气中的各种扰动、湍流、链路损耗、环境变化等因素,给自由空间长距离时频传递带来了极大困难。

四 | 此前,自由空间中的光频传输技术只能实现 10 公里量级的传输。”杜毅佳说,“你看,我们用的全是优质基质土,疏松透气,保水却不积水,能把养分留住。”几年摸索下来,他从水质调节、遮阳密度到温湿度控制,摸索出一套适配北方气候的盆景培育养护方法。盆景培育既考验种植技术又考验造型技艺。而潘建伟团队要攻克的正是这一难题:在光源方面,研制出高功率、高稳定度光输。走进修剪室,一名盆景造型师正沿着松枝的走势,将铜丝紧贴枝干缠绕,边捋边绑,轻轻将枝头下压。

五 | 在光信号收发信道方面,研制出高稳定性、高效率的光收发望远镜系统。

六 | 还采用线性光学采样的干涉测量方式,实现了高精度的时间测量。

七 | 最终,潘建伟团队在相隔 113 公里的新疆南山天文台和高崖子天文台之间,实现了万秒 10-19 量级稳定度的时频传递。
据张强介绍:把我们非常精密的这种时间信号,通过这个望远镜打到这个 100 公里以外的另外一个望远镜。那边的话,然后我的这个信号被那边的一个同样的一个望远镜接收,接收了之后他们进行一些比较精密的时间探测。同时那边也会打一个同样的一个精密的光源信号也打过来,在这边也做一个同样的一个精密探测,然后两边的信号再做一个对准,做一个校正。“一株成品从初培到定型,往往需要两到六年。这期间需要多次造型修整,每次短则一两天,长则四五天。”杜毅佳说。小盆景还延伸出产业链。
据了解,该实验在如此自由空间时频传递过程中:时间传递万秒稳定度达到飞秒量级,频率传递万秒稳定度优于 4E-19,系统相对偏差为 6.3E-20±3.4E-19,系统可容忍最大链路损耗高达 89dB,远高于中高轨星地链路损耗的典型预期值(约 78dB)。杜毅佳组建了陶瓷制作基地,生产手绘陶瓷花盆。“你看这个直径八厘米的圆形小花盆,售价五百元左右,盆面上的花纹全是人工手绘,产品远销美国、西班牙、英国、法国等地。
而国际计量组织计划 2026 年讨论“秒”定义的变更,也正因这项研究成果的实现,张强认为:如果能够实现洲际的比对的话,那么我们就可以实现新一代的这个“秒”定义。与日常生活相关那么接下来的一个问题便是,这项研究成果会带来哪些影响?引用 Nature 审稿人的评价就是:该工作是星地自由空间远距离光学时间频率传递领域的一项重大突破,将对暗物质探测、物理学基本常数检验、相对论检验等基础物理学研究产生重要影响。但除此之外,其实这项研究也与人们的日常生活息息相关。”杜毅佳说。

八 | 例如卫星的导航精度与计时精度紧密相关,若是希望定位更加准确(毫米以下),就需要更好的计时精度。

九 | 在大地测量、地质勘探、雷达探测等涉及社会民生的领域,精确的时间也都将发挥重要的作用。温室东侧的大片种植区里,上千棵枫树苗舒展着嫩叶。那么对于未来新“秒”的定义,你期待了吗?参考链接:[1]https://www.nature.com/articles/s41586-022-05228-5[2]https://weibo.com/2032139271/Mb1zivEhA?type=comment[3]https://mp.weixin.qq.com/s/MCbQ6UJFNflzF0VmrtPw4Q[4]https://tv.cctv.com/2022/10/06/VIDEYEjxB0UTcY85WichtWvz221006.shtml?spm=C45404.PCHhhgX3efBE.Ev0XVtu8CoWN.224[5]https://ishare.ifeng.com/c/s/v002EZ3vLgfck1LPf29qCKM51b4D1bqKqLDSTFiDq8nGUgw__。当地村民高丽娟手握修枝剪,熟练地修剪着树苗的侧芽。

十 | “每天在这小院子里侍弄这些漂亮东西,心情特别好。

十一 | ”她笑着说。小巧的盆景产业,实实在在地带动了周边农民增收。目前,基地已为周边村民提供百余个就业岗位。杜毅佳站在苗圃边,眼神里满是期待:“等到明年,这些苗子就能长出粗壮的树干,又可以做成各式各样的盆景了。”阳光洒在满园苍翠之上,那些被精心修剪的枝条正悄然生长。(日报见习记者 侯 淼)。
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Published on:19:05:53
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