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圖①:漆貫榮近照。宇文思理攝

圖②:孫富宇在做實(shí)驗(yàn)。白浩然攝

圖③:張首剛在實(shí)驗(yàn)室工作。新華社記者 張博文攝

圖④:阮軍在實(shí)驗(yàn)室工作。本報記者 原韜雄攝

圖⑤:曹明濤在實(shí)驗(yàn)室工作。本報記者 原韜雄攝

  人物名片

  國家授時中心:我國唯一的專門、全面從事時間頻率研究的科研機(jī)構(gòu),負(fù)責(zé)北京時間的產(chǎn)生、保持和發(fā)播。自上世紀(jì)60年代起,一代代科研人員扎根陜西臨潼,接續(xù)奮斗,通過對授時服務(wù)系統(tǒng)的研發(fā)和升級,不斷校準(zhǔn)“北京時間”,有力地助推了我國各領(lǐng)域科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。

  一秒鐘,是手表秒針的一聲“滴答”;在秒以下按千分之一逐級遞減,還有毫秒、微秒、納秒、皮秒、飛秒、仄秒等時間計(jì)量單位。

  “1納秒是十億分之一秒。北京時間與國際標(biāo)準(zhǔn)時間的偏差從2013年就縮小到10納秒;2017年以來,一直小于5納秒。達(dá)到這樣的水平非常不容易?!敝袊茖W(xué)院國家授時中心主任、首席科學(xué)家張首剛說。  

  走進(jìn)中科院國家授時中心的時間頻率基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室,顯示屏上的時間數(shù)字有節(jié)奏地變動著……事實(shí)上,我們?nèi)粘J褂玫膰覙?biāo)準(zhǔn)時間“北京時間”,是從這里——陜西臨潼產(chǎn)生并發(fā)播到全國各地?! ?/p>

  性能先進(jìn)的冷原子銫噴泉鐘、冷原子鍶光鐘,國際首款激光抽運(yùn)小銫鐘產(chǎn)品,世界體積最小的高性能微型原子鐘……一心在一藝,中科院國家授時中心量子頻標(biāo)研究團(tuán)隊(duì)近百人默默堅(jiān)守、傾盡全力,持續(xù)校準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)時間……  

“許多行業(yè)的發(fā)展對時間精度的需求越來越高,我們對原子鐘的研制也就沒有盡頭” 

  原子鐘跟我們?nèi)粘I罾锏溺姴⒉灰粯印W哌M(jìn)國家授時中心的“銫原子噴泉鐘實(shí)驗(yàn)室”,首先映入眼簾的是一個近2米高的桶狀物理系統(tǒng),研究員阮軍正調(diào)試著這架精密儀器——銫原子噴泉鐘……  

  原子鐘分守時型原子鐘和基準(zhǔn)型原子鐘。守時型原子鐘環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),能夠常年連續(xù)可靠運(yùn)行,用于連續(xù)產(chǎn)生和記錄時間信號?;鶞?zhǔn)型原子鐘則更為精準(zhǔn),原子內(nèi)部有不同的能級,當(dāng)原子在兩個能級間躍遷時,將吸收或釋放固定頻率的電磁波。通過調(diào)整和控制外界電磁場振蕩頻率,躍遷概率始終保持最大,使得外加電磁場振蕩頻率和原子輻射或吸收電磁波頻率一樣,從而獲得更加精準(zhǔn)的時間頻率?! ?/p>

  “北京時間使用了40多臺連續(xù)運(yùn)行的不同類型的守時型原子鐘,綜合產(chǎn)生穩(wěn)定的原子時。然后,利用這臺銫原子噴泉鐘進(jìn)行校準(zhǔn),產(chǎn)生既穩(wěn)定又準(zhǔn)確的原子時?!变C原子噴泉鐘是目前世界上最好的基準(zhǔn)型原子鐘。阮軍說,“我們的工作就是讓原子鐘的性能更加優(yōu)異?!薄 ?/p>

  為什么要用“更加”這個詞?他笑道,“許多行業(yè)的發(fā)展對時間精度的需求越來越高,我們對原子鐘的研制也就沒有盡頭?!币慌_鐘、10平方米,他已經(jīng)“守”了16年?! ?/p>

  這幾日,阮軍想見到自己讀博期間的導(dǎo)師張首剛并不容易:張首剛不是守在實(shí)驗(yàn)室,就是奔波在全國各地;辦公室一角,立著一個小而舊的旅行箱。只要不出差,他辦公室的燈光會亮到凌晨,十幾年來皆是如此……  

  “授時服務(wù)系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施工程,時間的精密測量是一些科學(xué)研究的基石。”張首剛說,“比如,廣播電視發(fā)播控制需要毫秒級精度,4G通信的基站同步需要微秒級精度,衛(wèi)星導(dǎo)航需要納秒級精度?!薄 ?/p>

  “為國家做一臺自己的銫原子噴泉鐘”,是張首剛一直以來的夢想……  

  2005年,張首剛留學(xué)歸國,從一個人、一顆螺絲釘開始,組建起一支量子頻標(biāo)研究團(tuán)隊(duì)。阮軍是張首剛回國后指導(dǎo)的第一個博士生?!白x博之前我是學(xué)物理理論的,很少動手做復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。一開始參與這么精密的設(shè)備研制,好像所有的儀器都在跟自己作對似的?!比钴娬f?! ?/p>

  讓科學(xué)原理“落地”,要付出難以想象的心血?!氨热?,微波輻射性強(qiáng),哪怕器件泄漏比手機(jī)信號微弱幾萬倍的信號,也會影響原子內(nèi)部能級,導(dǎo)致原子鐘的準(zhǔn)確度變差。如何減少微波泄漏,一度成為課題組最頭疼的問題。經(jīng)過多次研討和大量實(shí)驗(yàn),我們最終選擇了通過銦絲密封6處接口的方案。但如果其中一處存在問題,我們都需要重新裝配?!比钴娬f,“僅僅這一環(huán)節(jié),就花了我們一年半的時間;而一臺鐘的制造,要經(jīng)歷成百上千個類似這樣的精細(xì)環(huán)節(jié)?!薄 ?/p>

  問題疊著問題,是授時團(tuán)隊(duì)面臨的常態(tài)。課題難以突破的時候,阮軍會開車到秦嶺腳下轉(zhuǎn)一圈,給自己放空一兩個小時,然后再重新扎進(jìn)工作中,“曾經(jīng)也陷入過自我懷疑,但后來心態(tài)好了很多。問題是無窮無盡的,每一點(diǎn)進(jìn)步都值得歡喜?!比钴娬f。  

“默默無聞,專心致志,老一輩的精神時刻激勵著我們,一定要把接力棒好好接住”  

  “我們的量子頻標(biāo)研究團(tuán)隊(duì)成員平均年齡在三四十歲,新一代風(fēng)華正茂,但老一輩的工作態(tài)度、精神風(fēng)范,時刻影響著我們……”張首剛說,在國家授時中心的發(fā)展歷程中,有很多令人感動的故事和人物,81歲的前陜西天文臺(國家授時中心的前身)臺長漆貫榮就是其中之一……  

  “就算一塊石頭一塊石頭地搬,也要搬出一座天文臺?!逼嶝灅s向年輕人這樣講述授時臺的建設(shè)過程。1966年,國家決定在陜西蒲城建設(shè)專用無線電短波授時臺,也就是陜西天文臺。一批科學(xué)家和大學(xué)生從北京、上海、南京等地奔赴大西北。漆貫榮是最早參與短波授時臺建設(shè)的23名大學(xué)生之一?! ?/p>

  “既搞科研,又當(dāng)工人。初到蒲城,我們每人一副帆布手套,卸鋼筋、拉水泥,不分晝夜地工作:沒有吊車,我們就在地上鋪上鋼管,將幾噸重的機(jī)器一點(diǎn)點(diǎn)往前挪;冒嚴(yán)寒、斗酷暑,吃的是冷饃,有時連個像樣的菜都沒有,只有醋和鹽……當(dāng)時,我身高1米78,體重只有120斤,有嚴(yán)重的低血糖。很多同事都有這毛病,遇到同事出差,我們常請他們帶點(diǎn)白糖回來?!逼嶝灅s回憶?! ?/p>

  雖然條件艱苦,年輕的科研人員還是很踴躍,“有個同學(xué)沒被分配到這里,自己買火車票一路趕來,爭取留在這里工作?!逼嶝灅s說?! ?/p>

  1971年,國家標(biāo)準(zhǔn)時間專用短波授時臺正式發(fā)播,我國具備了自主可控的、全國土覆蓋的、連續(xù)可用的陸基無線電授時能力。緊接著,越來越多的建設(shè)者從全國涌向陜西,為建設(shè)更高精度的無線電長波授時臺扎下根來……  

  “一代代科研工作者選擇扎根在這里,一干就是一輩子。愛國奉獻(xiàn),是我們的精神底色。”國家授時中心黨委書記竇忠說?! ?/p>

  34歲的副研究員曹明濤去年來到國家授時中心,現(xiàn)從事量子中繼和量子存儲研究工作。曾有幾家單位想高薪聘請他,都被他婉拒……“我的研究領(lǐng)域相對前沿,在這里,我所學(xué)的本領(lǐng)更能為國家所用。”曹明濤說?! ?/p>

  國家授時中心的老傳統(tǒng)時時浸潤著這位年輕的科技工作者。在家屬區(qū),碰到退休的老研究員們,曹明濤總要迎上去攀談幾句:“一位老前輩跟我講,當(dāng)時沒有自動化的天文觀測設(shè)備,他就用肉眼邊觀測邊記錄,整整持續(xù)5個小時,觀測結(jié)束時腿都有點(diǎn)站不住了……”  

  曹明濤感慨,“默默無聞,專心致志,老一輩的精神時刻激勵著我們,一定要把接力棒好好接??!”  

“我們在打造一套空天地立體交叉授時系統(tǒng),對科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展都有重要意義”  

  “怎么這時候想起給我打電話了?”“爸,你最近工作忙,知道你現(xiàn)在肯定是一個人在辦公室,慰問慰問你嘛……”晚上11點(diǎn)多,女兒的一句問候讓張首剛心里暖流涌動……  

  “跟家里聚少離多是常態(tài),女兒今年快30歲了,待在一起的時間可能不到4年。”提起家人,張首剛的眼眶濕潤了……  

  同事們都夸他有旺盛的精力,但拉開他辦公桌的抽屜一看,里面塞滿了藥盒,“每天都要喝3杯咖啡,但也不能多喝?!睆埵讋傉f?! ?/p>

  忙,是他們的常態(tài)?! ?/p>

  一回到辦公室,副研究員孫富宇馬上換上舒服的拖鞋,他連續(xù)兩周沒睡過一個囫圇覺了……他參與設(shè)計(jì)制作了世界上第一款激光抽運(yùn)小型銫原子鐘,不僅用于國家標(biāo)準(zhǔn)時間產(chǎn)生與保持,還應(yīng)用在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、5G通信系統(tǒng)及北極科考任務(wù)上?! ?/p>

  “目前,我依然在對這款小銫鐘進(jìn)行改進(jìn)提升。這半個月要實(shí)時記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),一晚上都不能睡,習(xí)慣了?!痹趯O富宇看來,他的工作永遠(yuǎn)沒有句號?! ?/p>

  孫富宇的家人住在30多公里外的西安,他到周末才開車回一趟家。來國家授時中心工作已5年,他只熟悉從家到單位這一條路。他也常常對家人感到愧疚,但妻子說:“我知道這是你喜歡做的事,更是有意義的事。家里有我,你甩開膀子做,別給自己留遺憾!”孫富宇咧嘴笑:“我覺得自己特別幸?!薄 ?/p>

  授時團(tuán)隊(duì)要有打磨細(xì)節(jié)的韌勁?!霸?jīng)有一臺噴泉鐘的數(shù)據(jù)異常,一個多月查找不到原因,后來才發(fā)現(xiàn)是受旁邊一把金屬座椅的影響?!比钴娬f?! ?/p>

  授時團(tuán)隊(duì)還要有創(chuàng)新力和想象力。張首剛說:“我們在打造一套空天地立體交叉授時系統(tǒng),對科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展都有重要意義?!薄 ?/p>

  十幾年來,張首剛帶隊(duì)研制出了9種不同應(yīng)用類型的新型原子鐘,應(yīng)用在眾多基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)中;他們還建立了多手段融合的世界時測量系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了我國世界時的自主測量?! ?/p>

  為了國家標(biāo)準(zhǔn)時間始終擁有基準(zhǔn)型原子鐘進(jìn)行自主校準(zhǔn),10多年來,量子頻標(biāo)研究團(tuán)隊(duì)已先后研制出性能先進(jìn)的地面冷原子鍶光鐘和車載型冷原子鍶光鐘。光鐘則是更高性能的前瞻性原子鐘,是未來的基準(zhǔn)型原子鐘。理論上,如果能夠長期連續(xù)運(yùn)行,銫原子噴泉鐘6000萬年積累誤差不到1秒,光鐘則是300多億年。當(dāng)下,他們正努力將光鐘送上太空……張首剛說:“將20多立方米的地面光鐘做成不到1立方米的空間光鐘,不僅要滿足環(huán)境和工藝的諸多苛刻要求,還要解決許多技術(shù)難題。”  

  “國家需要什么,我們就研究什么?!睆埵讋傆芍缘卣f。  

  為愛國奉獻(xiàn)精神點(diǎn)贊(記者手記)  

  張首剛說:“我們的量子頻標(biāo)研究團(tuán)隊(duì)是一群可愛的人。”雖然與他們相處時間不長,記者能感受到團(tuán)隊(duì)成員的那股可愛勁兒:  

  ——有堅(jiān)持,有人說,“遇到難題就麻木,有了突破便驚喜,驚喜過后又會重新陷入麻木。科研總是伴隨著情緒在麻木和驚喜之間起起落落?!薄 ?/b>

  ——有壓力,有人說:“一看到新聞報道里說別人有突破,我就焦慮,我怎么沒在這塊兒更進(jìn)一步?”  

  ——有坦然,有人說:“我覺得這地方挺好,遠(yuǎn)離大城市,生活上‘低功耗’,能夠一心一意搞研究。”  

  這份單純的可愛,源于愛國奉獻(xiàn)的精神底色。“國家需要什么,我們就研究什么”,是授時團(tuán)隊(duì)最質(zhì)樸的想法和原則,正是抱著這樣的信念,才造就了多個“首次”“首個”,牢牢守住國家授時系統(tǒng)安全,讓高精度時間頻率更好地造??茖W(xué)研究和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。他們是可愛的,更是幸福的!

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