钟表，是人类为了精准度量时间而发明的仪器。随着社会的发展，人类活动对时间度量的精准性要求越来越高。从太阳升落、日晷、沙漏，到水钟、机械钟、石英钟……钟表的发展，体现着人类在探索自然奥妙过程中所展现出来的超高智慧。
原子钟，是目前世界上最准确的计时工具，已经成为现代世界的重要工具之一。它使得电视广播、互联网和全球卫星定位系统等复杂系统之间的时间同步成为可能。
原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定，它的节奏特性就类似于落地钟使用钟摆一样，摆动一个周期的时间是一定的，基于此特性来计时，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了。
原子钟发明于20世纪40年代。
20世纪30年代，由爱因斯坦引力论可知，引力场内时间和空间都会发生弯曲，因此，珠穆朗玛峰山顶的时钟与海平面处一个完全相同的时钟相比，平均每天要快三千万分之一秒，此前没有钟表可以精确测量这么短的时间。20世纪30年代，拉比和他的学生在研究原子及其原子核的基本性质时所获得的成果，使基于上述原子计时器的时钟研制取得了实质性进展。
1949年，在拉尔和他学生的研究的基础上，后来又有不少科学家投身于此，研究原子钟。1948年，美国国家标准局（现为美国标准技术研究所）建造了世界上第一台原子钟——氨微波激射器。尽管这台“氨微波激射器”证明了原子钟的概念是可行的，但它从未真正用于计时。它每4个月的误差大约1秒，比现有的石英钟技术还更不可靠。
最终，科学家转而使用振荡更短的铯，并通过各种方式改进了设计。1959年的一台原子钟模型成功地使时间误差达到每2000年误差1秒。
到了1967年，原子钟的研究已经取得了较为显著的成绩。此时的原子钟已经相当精确，其误差十万年不超过一秒。三种原子钟——铯原子钟、氢微波激射器和铷原子钟也已成功应用于太空、卫星以及地面控制。
时至今日，最先进的原子钟可以达到数亿年时间内误差不超过1秒的标准。
▲中国北斗导航原子钟
原子钟的分类
铯原子钟
它利用铯原子内部的电子在两个能级间跳跃时辐射出来的电磁波作为标准，去控制校准电子振荡器，进而控制钟的走动。这种钟的稳定程度很高，目前，最好的铯原子钟达到2000万年才相差1秒。
氢原子钟
一种精密的计时器具。氢原子钟是在现代的许多科学实验室和生产部门广泛使用一种精密的时钟，它是利用原子能级跳跃时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的。这种钟的稳定程度相当高，每天变化只有十亿分之一秒。它被广泛用于射电天文观测、高精度时间计量、火箭和导弹的发射、核潜艇导航等方面。氢原子钟首先在1960年为美国科学家拉姆齐研制成功。
铷原子钟
是所有原子钟中最简便、最紧凑的一种。这种时钟使用一玻璃室的铷气，当周围的微波频率刚好合适时，就会按光学铷频率改变其光吸收率。三种原子钟――铯原子钟、氢微波激射器和铷原子钟，都已成功的应用于太空、卫星以及地面控制。迄今为止，在这三类中最精确的原子钟是铯原子钟。目前，我国北斗三代导航卫星主要搭载的就是铷原子钟。
CPT原子钟
CPT原子钟是利用原子的相干布局囚禁原理而实现的一种新型原子钟，也是目前从原理上唯一可实现微型化的原子钟，其体积、功耗比目前体积、功耗最小的铷原子钟相比还要小得多。最小的CPT原子钟可为手表尺寸，并用纽扣电池供电。由于这些特点，CPT原子钟在远程通讯系统定时、大范围通讯网络同步、武器装备的便携化等军、民应用方面具有很好的应用前景。
人类从未停止对时间频率测量精度的追求，原子钟精度的记录还在被不断刷新。更精确的计时仪器也许就出现在不远的将来。
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