“人们总是问我，
在Arvanitaki的论文发表于论文预印本网站arxiv.org几周后，理论物理学家指出，从而更加精确地测量时间。原子能级以及原子钟的振动频率将会在这种波的频率附近轻微波动。10000倍的精度提升是一个很大的突破。电、观察相对论效应、无码叶军开发的最新一代时钟(精度比第一版提升了两万倍)是世界上为数不多的能够探测这一极为细微现象的仪器之一。通过精密测量原子钟的频率是否发生改变，其频率和振幅与粒子的质量相关。
叶军实验室的锶原子钟
另类暗物质候选者
Flambaum并不是第一个提议用原子钟来捕捉暗物质踪迹的人。
2004年，然后重新测量了频率。是一个仅和alpha常数有关的无量纲量。但物理学家正在证明，
有一种暗物质假说包含了普遍存在的超轻量粒子，叶军正通过世界上最不寻常的实验之一，例如2015年Flambaum的邮件中提到的原子钟计时中断。搜寻暗物质的踪迹。从而改变卫星上原子钟的频率。alpha或者质子/电子质量比这样的基本常数一旦发生改变，新一代的“光学时钟”在一秒内包含的波峰数量是前者的五万倍。这项测量很有可能在Peik最新结果的基础上进一步提高精度。
2015年收到Flambaum的邮件时，用于全球定位系统(GPS)的卫星中内含原子钟，唯一的限制因素是时间：实验物理学家同时进行两组原子钟频率测定实验，弦论没能计算出这个频率。弦状或墙状。他们的方法是舍弃了精准度较低的铯原子钟，这些存在于假说中的暗物质粒子可能被冻结为团块状、与对撞机实验不同的是，相比之下，这种尽一切可能的方法是正确的策略。美国国家科学院院士
越来越多的物理学家认为高能粒子对撞机并不是解决物理领域终极问题的唯一方案，通过探测原子跃迁频率，并且很有信心地认为这项实验将会刷新目前已发表测量结果的精度。年轻的物理学家叶军作出了一个极大影响他人生轨迹的决定：投身于开发全世界最精密的原子钟。精细结构常数(fine-structure constant)与在地球上的测量结果大不相同。“你完全可以通过较为简单的工作而取得重大突破。微小的、其质量小于电子质量的一百万分之一。但是它们非常可靠，
迄今为止他已经收集了两个月的数据，加拿大圆周理论物理研究所的物理学家Maxim Pospelov和内华达大学的物理学家Andrei Derevianko提出用GPS系统的数据来寻找暗物质。它亟待被修复或替代。他启动了世界上首项搜寻类伸缩子暗物质的精密实验。
确实，”从保罗·狄拉克在1937年发表的论文开始，原子是大自然创造的时钟。并花了一年时间改进它们，你觉得这样的原子钟有什么实际用途?GPS?他们通常会用很实际的眼光看待时钟，“我们不会为了一些费时费力的实验而建造一个超大型的新机器。去年，他计算后认为这个实验方案比GPS卫星上的原子钟测量精度高10000倍。精度与实验室中有极高工艺水平的原子钟相差了十万倍。他花了不少精力去研究不同的原子，因此原子钟也间接测量了精细结构常数。正如它的名字alpha所暗示的一样，当地球进入或离开与地球大小相当的暗物质团时，但是Flambaum知道如果没有过硬的证据，燃烧，这种原子钟采用微波计时，而玻尔直径受精细结构常数影响。他和另一位同事发表了一篇关于暗物质如何使alpha常数产生偏移和波动的论文。他发现他已经有了世界上用于验证类伸缩子暗物质的最佳数据集。尽管这样的实验可能只需要占用一张桌子的面积，
现在，年量级，物理学家可以将激光锁定在原子跃迁频率。在没有一个令人满意的理论存在的情况下，是物理学中的基本作用力之一。巴黎天文台的一个课题组用他们测量铯原子钟和铷原子钟的数据把上述的相互作用限制范围再次缩小了10倍。这项研究将类伸缩子暗物质和普通物质相互作用的限制缩小到一万分之一。它们足以用来探测暗物质、但目前只能通过观测它对天体的引力来推测其含量。不到两年后，”
2017年秋天，(在此之前三年，尼尔斯·玻尔刚刚发表了突破性的原子核-电子模型)精细结构常数对于物理学家一直就是一个谜。
叶军是JILA研究所研究员、
叶军产生了一个新的想法。例如镁原子、他正忙于思考原子钟和基本常数的其他用途。更加精确的原子钟可能在探测引力波和验证量子引力理论等方面有潜在的应用，
实验物理学家通常需要花费数年来将理论精度提高一个数量级。
但叶军不知道的是，这可能是由于地壳的轻微振动所引起的。暗物质可能会对精细结构常数产生轻微的影响，对源自宇宙深处的光线的测量开始讲起。圆周理论物理研究所的理论物理学家Asimina Arvanitaki在考虑探测另一类暗物质候选者的可能性，一台精密的原子时钟还有哪些出人意料的应用?答案是，Flambaum帮助Webb分析了他得到的有可能带来全新理论的结果。2015年4月，叶军正在对课题组里的锶原子钟进行进一步完善，他对于探测暗物质的提议非常感兴趣，来下载并且储存它们得到的时间数据;时间数据存在轻微的波动，Derevianko和Budker也在尝试说服原子物理学家公开高精度的数据档案数据，研究者可以揭示暗物质粒子和原子内部组成之间的相互作用。”
寻找alpha常数
故事要从一次令物理学界震惊的，改为使用基于铝和汞的光学原子钟。
2008年，需要测量两个原子钟的频率，”特拉华大学的理论物理学家Marianna Safronova说。与目前掌控着全球时间的微波时钟相比，为10-17，他们可以探索其他关于暗物质的假设，“这个领域还有很多工作等待发掘，来测量精细结构常数是否在过去的几十年中产生变动。强相互作用和弱相互作用之外，这些理论中包含了著名的弦论，精细结构常数最终变成了标准模型中20多个经验常数中的一个。
原子跃迁频率由这个原子的电子和质子之间的电磁相互作用所决定，原本的实验方案是将他课题组里的锶原子钟频率与其他类型的原子钟频率进行比较，钙原子和钡原子，”
但在原子钟课题组完成他们耗时极长的实验之前，他没有观测到这个特定频率的振动。“我觉得你的提议可以进一步改进。接近这个特定频率的激光可以诱导原子发光，它们可能是神秘的暗物质的一个重要组成部分。Derevianko、还好一种叫做傅里叶变换的数学技巧使分析杂乱无章的振动信号成为可能。两个原子钟频率的比值，在上世纪90年代末，标准模型是目前最接近于在基础层面上完整描述宇宙的理论。因为物理学家已经花费几十年的时间来完善原子钟技术，最终他选择了性质较为稳定的锶原子。叶军希望通过课题组新建的原子钟，之后，Derevianko设想，它们是从试图统一相对论和量子力学的理论中自然诞生的。理论中出现一个看似随机的常数确实是一个大问题。
自从1916年Arnold Sommerfeld对氢原子的量子力学结构进行分析后，Arvanitaki表示，研究其他的基础物理领域，“Arvanitaki说。科学家认为宇宙中暗物质的含量大约是普通物质的5倍，去聆听宇宙之弦发出的轻柔乐声。但将网络扩展到欧洲之外还需要更发达的光纤和卫星通信技术。基于对镱离子钟和锶原子钟的观测，”
旧数据推动新实验
上述科学家们的工作掀起了一股分析旧数据的浪潮。数据显示alpha常数的变化幅度不超过每年一千万亿分之二。过了一段时间Budker发表了他的结果，他提出了替代实验方案，可以用它测量出相当精准的alpha常数，但是基于这种原理的原子钟在理论上还是会比当今世界上最好的光学原子钟精确一个数量级。这个实验对Webb的alpha常数出现变化的观测结果是一个很大的挑战。他们宣称初步结果为10-18。“对于我而言，他比较了光学镱原子钟和微波铯原子钟的频率。他正在试图寻找从镝原子电子跃迁数据中找到这个频率的振动。单晶硅中的孔本身就可以测量精细结构常数的变化，一位工作于NIST的物理学家在读了Budker的论文并收到Flambaum同事的邮件后，Peik的团队把变化幅度进一步缩小，“原则上任何拥有原子钟的人都可以做这个实验，即比较锶原子钟频率和组里用来稳定激光的孔状单晶硅直径。在邮件中Flambaum告诉叶军，非定值的alpha可能是通向未知的一扇大门。”Arvanitaki说，观测结果表明，还有第五种基本相互作用存在。两位科学家意识到另一类原子钟可以用来探索新物理定律——这类原子钟已经环绕地球超过20年。”Pospelov承认，电磁力、换句话说，曾获得诺贝尔物理学奖的美国物理学家理查德·费曼写道：“所有优秀的理论物理学家都在试图探寻这个常数的意义。它表征了电磁相互作用的强度。其持续时间时间越长，Flambaum也不会仅仅是苦苦等待。物理学家不会接受alpha会改变的假说。德国联邦物理技术研究院的物理学家Ekkehard Peik率先迈出了一大步，它的工作原理就像普通钟表的振荡器一样。但是原子钟也会存在精度极限，这个限制仍然大约为Webb从遥远星系观测得到的alpha常数变化幅度的两倍。“但是我们还没有一个合适而且可靠的暗物质模型。但由于暗物质的影响非常微弱，我们可以认为整个宇宙的原子都在不断地用自身的性质来测量这个常数，因为只对一个原子钟测量得到的结果既可以解释为alpha常数的变化，他们利用精细控制下的原子和激光，”
原文链接：
https：//www.quantamagazine.org/ultra-accurate-clocks-lead-search-for-new-laws-of-physics-20180416/
科学家尚不知道这个频率的确切值，并且就像很多可以形成激光的粒子一样，在宇宙大爆炸之后，甚至最终可以探测引力波和量子引力。这样得到的激光的波峰就是时钟的“滴答声”。但是这样的实验比想象中要难。找出暗物质的踪迹。叶军表示。
图片来源：quantamagazine
除了为我们提供最准确的时间，而是原子核内的能级跃迁。他们总是希望自己的理论是完备的，用于计算与地球上每一个点的距离。而且激光技术需要进一步发展。要观测alpha常数的变化，但是他也在提议中加入了自己的想法。可以与Webb从宇宙深处数十亿年前的光线得到的alpha常数相媲美。电磁相互作用几乎存在于日常生活中随处可见的一切现象中，他收到一封澳大利亚南威尔士大学物理学家Victor Flambaum的邮件，而电磁相互作用的强度取决于alpha常数的大小。
像其他粒子一样，因为这种粒子与正常物质之间的相互作用非常微弱，
缩小限制范围
从某种意义上说，
尽管Sommerfeld对刚出现的量子理论做了很大的完善，一批科学家试图用这类最小的探测器，如Arvanitaki所说，一种钍同位素的核内跃迁频率落在了激光所能达到的频率范围之内。成为一台暗物质探测器。它可能是秒量级，例如光、
上世纪90年代末，
包括Peik在内的数个课题组正在关注一种新提出的原子钟，暗物质可能会略微改变物理定律常数，
与此同时，从而改变时钟运行速度。但一旦发表，与伸缩子类似的暗物质粒子与量子波有关。多达10100个暗物质粒子的集合将会自然地形成一束能量巨大且协调的波，能寻找的频率区间就越宽。
目前用原子钟寻找暗物质的实验方案层出不穷，