来源：Ingrid Fadelli，Phys.org；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 陈天宇 编译

一个非常窄的振动分子共振的清晰度（或质量因子）为3万亿度。资料来源：K. H. Leung.

    近年来，世界各地的许多物理学家都引入了原子钟，这是一种基于原子的量子态来测量时间流逝的系统。这些时钟可以有许多有价值的应用，例如在卫星和导航系统的开发中。

    最近，一些研究人员也一直在探索分子时钟的可能发展，这种系统类似于原子时钟，但基于简单的分子。哥伦比亚大学和华沙大学的一个团队最近创建了一种高度精确的分子时钟，可用于研究新的物理现象。

    “我们最近的论文是多年来努力创造所谓的分子钟的结果，”进行这项研究的研究人员之一Tanya Zelevensky告诉Phys.org。“它的灵感来自于原子钟精度的快速发展，以及认识到分子时钟依赖于一种不同的“滴答声”机制，因此可能对互补现象很敏感。其中之一就是自然的基本常数可能会随着时间的推移而发生非常轻微的变化。另一种可能性是，非常小的物体之间的引力可能与我们在更大尺度上的体验不同。”

    Zelevensky和她的同事创建的分子钟是基于双原子分子Sr₂，其结构类似于由弹簧连接起来的两个小球体。这个时钟专门使用这种分子的振动模式作为精确的频率参考，这反过来又使它能够跟踪时间。

研究人员使用的超低温分子分解成原子的图像。资料来源：K. H. Leung.

    Zelevensky解释说：“我们的原子钟需要使用激光来冷却接近绝对零度的原子，并将它们放在光学阱中，诱导它们结合成分子，并发出高精度的激光来进行测量。分子时钟的一些优点包括它对杂散磁场或电场的灵敏度非常低，以及振动模式的自然寿命非常长。”

    在《物理评论X》上发表的研究中，Zelevensky和她的同事在一系列测试中评估了分子时钟的精度，测量了其所谓的系统不确定性。他们发现，他们提出的设计大大减少了误差源，他们的时钟实现的总系统不确定性为4.6×10⁻¹⁴，显示出明显的高精度。

    Zelevensky说：“我们最近为分子光谱精度的工作设定了基准，观测到的峰值锐度或质量系数达到3万亿。它还阐明了限制这种精度的影响，特别是分子通过被捕获的光散射的最终损失。这激发了我们去寻找光学捕获策略的改进方法。”

时钟共振位置随捕获光(颜色编码)波长的微小变化目前限制了振动时钟的精度。资料来源：K. H. Leung.。

    该研究团队创建的振动分子时钟可能成为太赫兹频率应用的标准，同时也有可能为新的分子光谱学工具的创建提供信息。它的设计也可以被改变，取代了Sr₂具有其他同位素变异体（具有不同质量）的分子，这可能有助于持续寻找新的物理相互作用。

    Zelevensky补充说：“在未来，我们希望应用分子时钟以最高精度理解分子结构，并在纳米尺度上研究非牛顿引力的任何可能特征。”