[实用新型]一种精细结构常数检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及原子频标技术领域，特别涉及一种精细结构常数检测系统。

背景技术

精细结构常数是原子或分子之间相互作用强度的一个基本物理常数，其定义为：

或者α=e22e0hc]]>

其中：e是基本电荷、e₀是真空电容率、是约化普朗克常数，h是普朗克常数、c是光速。

根据2002年CODATA的推荐值，

α=7.297352568(24)×10-3=1137.03599911(46)]]>

近似计算可以取1/137。

1937年狄拉克就提出观测基本物理常数是否随时间变化是非常有意义的，此后也有很多实验对此进行测量。从理论上看，作为广义相对论等效原理的一个直接结论，和引力无关的物理常数是不会随时间变化的；但现代一些理论预测存在新的相互作用会违背等效原理，一些物理常数特别是精细结构常数可能随时间发生变化。

原子钟的振荡频率可以表示为精细结构常数的幂级数形式，由于精细常数随时间的变化会引起原子超精细能级跃迁频率的变化，变化的量级与原子核的带电量（原子序数）有关，原子序数越大，精细结构常数的变化对频率的影响也越大。所以一般利用测量原子钟长期频率信号输出的变化量来测量精细结构常数的变化情况，然而如果在一台原子钟长时间连续工作时，其输出频率值随着时间推移会缓慢地变化，甚至会单方向变化。所以如果不对多台原子频标进行频率漂移修正，就不能真实反映多台原子钟输出的振荡频率，进而精细结构常数的变化情况将会产生很大偏差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种精细化、能真实反映精细结构常数变化的振荡频率的精细结构常数检测系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种精细结构常数检测系统。包括由至少2台原子钟组成的原子钟组、由至少2个计数器组成的计数器组；

原子钟包括原子钟物理系统、隔离放大器、频稳测试仪、高稳信号源、D/A转换模块、微控制器、恒流源模块；

所述原子钟组内的每台原子钟与所述计数器组内的每个计数器对应连接，所述计数器组输出与所述微控制器连接；

所述原子钟物理系统输出与所述隔离放大器输入连接，所述隔离放大器输出与所述原子钟对应的计数器连接，所述计数器与所述微控制器连接，所述隔离放大器输出还与所述频稳测试仪输入连接，所述高稳信号源的输出与所述频稳测试仪连接，所述频稳测试仪输出与所述微控制器输入连接，所述微控制器输出与所述D/A转换模块连接，所述D/A转换模块与所述恒流源模块输入连接，所述恒流源模块输出与所述原子钟物理系统连接。

进一步地，所述原子钟组包括N台不同种类的原子钟，所述原子钟的个数与所述计数器的个数对应相等，所述N优选大于1的自然数。

进一步地，原子钟组内的N个原子钟可以共用一台微控制器，所述微控制器优选存储有原子钟组内每台原子钟的“每日平均输出频率漂移量与平均电压控制量”参照关系及“每日输出频率漂移量df与电压控制量U”参照关系的微控制器。

进一步地，所述原子钟的种类优选铷原子钟、氢原子钟、铯喷泉钟、汞原子钟或汞离子钟、钙原子钟。

本实用新型提供的一种精细结构常数检测系统，能真实反映多台原子钟输出的频率变化，进而精密测量出精细结构常数的变化情况。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的精细结构常数检测系统中单台原子钟与单个计数器的连接原理图；