由美国国家标准与技术研究院 (NIST) 研究人员领导的团队制造的时钟估计比之前的计时记录保持者准确率高出 41% 。
通过测量冷却到接近绝对零度的铝离子的微小振动，该时钟可以计算出精确到小数点后 19 位的秒数。
该时钟不仅打破了准确度记录（技术术语称为系统不确定性），而且比任何其他同类时钟稳定 2.6 倍。
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美国国家标准与技术研究院的物理学家梅森·马歇尔说： “研制有史以来最精确的时钟是令人兴奋的。”
“在 NIST，我们实施精密测量领域的长期计划，这将推动物理领域的发展以及我们对周围世界的理解。”
这款破纪录时钟的设计是 20 年工作的结晶，依赖于对量子物理学的深入了解，周围的每一个微运动都可能对时钟的滴答声产生微小的影响。
这是通过加厚构成时钟外壳的金刚石晶片和内部电极的金涂层来实现的，以进一步稳定驱动时钟必要滴答声的电场。
对于时钟的可靠性至关重要的是铝与带电镁原子的配对；这种“伙伴”离子使得铝离子更容易用激光控制，为研究人员提供了精确度和稳定性的成功组合。
该激光器由 3.6 公里（刚好超过 2 英里）外的邻近实验室提供，该实验室以其精确度和稳定性而闻名。
总体而言，收集足够的数据来测量秒数（精确到小数点后 19 位）所需的时间从三周减少到一天半。
NIST 电气工程师丹尼尔·罗德里格斯·卡斯蒂略 (Daniel Rodriguez Castillo)表示： “这是一个巨大而复杂的挑战，因为时钟设计的每个部分都会影响时钟。”
这些时钟不像手表那样测量时间，让你知道什么时候该睡觉（或起床）。相反，它们作为计时的参考点，用于校准其他时钟、用于实验以及探索我们周围的宇宙。知道一秒钟持续多长时间是物理学的一个重要基准。
这惠及各行各业，从探索暗物质到检验爱因斯坦的相对论。此外，研究人员认为未来还有更多发展空间——通过进一步提高系统稳定性和离子控制，这些原子钟可以实现更高的精度。
NIST 的物理学家 Willa Arthur-Dworschack表示： “有了这个平台，我们准备探索新的时钟架构——比如增加时钟离子的数量，甚至将它们纠缠在一起——进一步提高我们的测量能力。”
该研究已发表在《物理评论快报》上。