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大国“钟”匠揭秘:“北京时间”是怎么产生的?,张首刚,国家授时中心,频率
2024-06-01 10:26:30
大国“钟”匠揭秘:“北京时间”是怎么产生的?,张首刚,国家授时中心,频率

5月21日,陕西西安临潼,中国西北(bei)这座因世界八大奇(qi)迹之一(yi)——秦始皇陵兵马俑(yong)而(er)远近闻名的古城,游客熙熙攘攘。

同(tong)在这座古城,中国科学院国家授时中心(以(yi)下(xia)简称国家授时中心)悄然藏身其中,我(wo)国的标准时间——“北(bei)京时间”正是在此产生。

在国家授时中心小铯钟实验室,记者见到了国家授时中心主任、首席科学家张首刚。只见他身穿白大褂(gua),脚(jiao)戴蓝(lan)色鞋套,正认真盯着(zhe)示(shi)波器,观(guan)察实时的铯原子跃迁信号(hao),团队研(yan)究人(ren)员在他的指导下(xia),分工(gong)协(xie)作(zuo),调试着(zhe)电子控制系(xi)统、物理系(xi)统和光学系(xi)统……

“授时系(xi)统是支撑经济社会运行和国家安全的重大基础设施,其服务能力(li)体现着(zhe)一(yi)个国家的综合科技实力(li),为国家建设好自主、安全、可(ke)靠、先进的授时系(xi)统,是我(wo)们(men)每一(yi)位授时人(ren)的责任和使命。”张首刚对记者说。

5月30日,在第(di)8个“全国科技工(gong)作(zuo)者日”到来之际,中国教科文卫体工(gong)会发布20名首届“全国科创名匠”选树宣传名单,张首刚赫然在列。

01

和“时间”做(zuo)朋友

在临潼,地铁线路会在华清池站(zhan)折一(yi)个近90度的弯,向北(bei)驶向东(dong)三岔站(zhan)。其中一(yi)个重要原因就是,为了避开东(dong)侧约(yue)两公里的国家授时中心,防止干扰在此产生的“北(bei)京时间”。

张首刚和“时间”做(zuo)朋友的故(gu)事(shi),便是在这里开花、结果(guo)。

1986年,张首刚考(kao)入西北(bei)大学理论物理专业。毕业后在中国科学院陕西天(tian)文台(国家授时中心前身)攻(gong)读(du)硕(shuo)士学位,师从刘海峰研(yan)究员。那时,他听到刘老师为研(yan)制基准型激光抽运大铯钟,举家搬(ban)迁到西北(bei)的故(gu)事(shi),感动不已(yi)。当时的他不会想到,若干年后,他们(men)的人(ren)生轨迹竟有了重合的部分。

1997年,张首刚来到巴黎天(tian)文台时间频率基准实验室进修,深切(qie)感受到国内时间频率技术与国外的明显差(cha)距(ju)。1998年,他开始在巴黎第(di)六大学攻(gong)读(du)量子物理专业博士学位,2003年,他被巴黎天(tian)文台聘为助(zhu)理工(gong)程师。

在国际一(yi)流时间频率实验室学习工(gong)作(zuo)的近7年间,张首刚独立(li)完成了世界第(di)一(yi)台铯原子喷泉钟—法国时间频率基准的改造,至(zhi)今,其主要性能仍居世界领先地位。

“你(ni)已(yi)经做(zuo)出了世界上最好的喷泉钟,应该继续深入研(yan)究冷原子物理及其应用问题(ti),为什么要回(hui)国再去做(zuo)喷泉钟呢?”博士毕业前,张首刚的导师得知他的回(hui)国打算后,出于对他学术发展的关(guan)心,惊讶地问。

当时,冷原子研(yan)究属于国际前沿和热门领域,而(er)且英国、法国、美国等国的一(yi)些实验室已(yi)经向他抛出橄榄枝。但深知铯原子喷泉钟对于一(yi)个国家时间系(xi)统有着(zhe)基础性作(zuo)用的张首刚,一(yi)心想在原子钟领域实现“中国突(tu)破”。

2005年,张首刚回(hui)到祖国。随后他离开北(bei)京的家人(ren),独自来到位于临潼的国家授时中心工(gong)作(zuo)。

02

守护“北(bei)京时间”

国家授时中心是我(wo)国唯一(yi)专门、全面从事(shi)时间频率研(yan)究的科研(yan)机构(gou),负责“北(bei)京时间”的产生和发播。在国家授时中心地下(xia)一(yi)层,放置着(zhe)“北(bei)京时间”产生的核心设备——原子钟组和世界时测量系(xi)统。

在国家授时中心,张首刚的主要工(gong)作(zuo)是“守时”“授时”和“用时”。“通俗来讲,就是想方设法产生更准确(que)的时间,将它们(men)利用各种(zhong)手段(duan)传播出去,在不同(tong)应用场景下(xia)使用好不同(tong)量级精度的时间。”张首刚向记者解释说。

“例如‘守时’,作(zuo)为能够产生时间信号(hao)并有计数(shu)装置的原子频率标准,原子钟是时间精密(mi)测量的关(guan)键核心。这不仅是事(shi)关(guan)一(yi)个国家时间频率科学先进与否的战略(lue)资源,更是国家主权的彰显。”国家授时中心副研(yan)究员陈(chen)江进一(yi)步(bu)补充道。读(du)博期间,他一(yi)直师从张首刚。

2005年,当张首刚从世界一(yi)流的实验室来到国家授时中心,这里冷原子钟研(yan)制的基础几乎为零。“当时,用于守时的小铯钟完全依赖进口,更没有基准型铯原子喷泉钟,整(zheng)个陕西没有一(yi)个人(ren)从事(shi)与冷原子相关(guan)的研(yan)究。”张首刚回(hui)忆说。

就这样,张首刚从一(yi)个人(ren)、一(yi)间地下(xia)室、一(yi)把(ba)螺丝刀干起,搭建平(ping)台、招募人(ren)才。在他带领下(xia),这支团队研(yan)制出9种(zhong)不同(tong)应用类型的新型原子钟,建成世界时自主测量服务系(xi)统,实现了国家标准时间产生的自主可(ke)控。

1纳秒是十亿分之一(yi)秒,张首刚带领团队将我(wo)国标准时间与国际标准时间的偏差(cha)从10纳秒减小至(zhi)1.5纳秒,还构(gou)建了我(wo)国“新一(yi)代时间频率系(xi)统”……近年来,张首刚和团队在时间频率研(yan)究领域取得巨大突(tu)破,多项(xiang)工(gong)作(zuo)填补国内空白,获得中国专利金奖和4项(xiang)省部级科技一(yi)等奖。

03

做(zuo)精神(shen)富足的科研(yan)人(ren)

在西安地铁航天(tian)新城等站(zhan)点,竖立(li)着(zhe)“陕西最美科技工(gong)作(zuo)者”的宣传海报,关(guan)于张首刚的介绍,写着(zhe)两行大字:“于空白处落笔,雕刻精准‘北(bei)京时间’;在寂寞中前行,铸(zhu)就授时国之重器”。

作(zuo)为一(yi)名终日与“时间”为伴的科技工(gong)作(zuo)者,张首刚最深刻的感受就是:时间流逝得太快,工(gong)作(zuo)任务越紧(jin),时间越不够用。

多年来,张首刚每晚只休息四(si)五(wu)个小时,第(di)二天(tian)仍能保持精力(li)充沛。在国家授时中心党办主任白浩然看来,张首刚有自己的秘诀(jue):“他内心充实、富足,睡眠质量特别好,可(ke)以(yi)利用去机场、车(che)站(zhan)的路上等碎(sui)片时间休息,保持良好的精气神(shen)。”

由于工(gong)作(zuo)需要经常出差(cha),张首刚总会将机票时间选在清早或者深夜,“这样一(yi)天(tian)的整(zheng)段(duan)时间就被空出来,可(ke)以(yi)集中精力(li)专注工(gong)作(zuo)”。

“不会调节生活(huo)的人(ren)肯(ken)定干不好工(gong)作(zuo)。”这是张首刚对团队成员说得最多的话。科研(yan)工(gong)作(zuo)无比忙碌,他希望大家都能成为精神(shen)世界富足的人(ren)。陕西人(ren)喜欢吃面,张首刚闲(xian)暇时会自己做(zuo)面,泼上辣子,再来瓣蒜,作(zuo)为对自己的奖赏;过年时,团队成员的孩子总会收到“张爷爷”的压岁红(hong)包……

有时,有的团队成员连续几天(tian)跟一(yi)个难题(ti)死磕,仍没进展,他便强制成员放假休息。“科研(yan)工(gong)作(zuo)也需要放松下(xia)来,思(si)维(wei)转个弯,灵感的源泉便开始奔涌。”这是张首刚总结的规律(lu)。

眼下(xia),张首刚正带领团队,致力(li)于为我(wo)国建立(li)世界上独一(yi)无二,涵盖空天(tian)地的立(li)体交叉授时系(xi)统,“全力(li)将最准确(que)的‘北(bei)京时间’送到北(bei)京”。

当年留法归国时,张首刚带了4瓶香槟酒,原准备等到某次重大突(tu)破后,在庆功宴上喝(he)。19年过去了,尽管重大突(tu)破一(yi)件接着(zhe)一(yi)件,但庆功酒始终没有启封。

“授时人(ren)心中永远都有一(yi)面闪亮的表盘(pan),对准确(que)度和稳定度性能的追求是无止境的,表盘(pan)每转到一(yi)个终点,就意(yi)味着(zhe)要开启一(yi)个崭新的历程。”张首刚说。

图片:受访者供图

作(zuo)者 | 毛浓曦 祝(zhu)盼

来源:工(gong)人(ren)日报

发布于:北(bei)京市
版权号:18172771662813
 
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