守护“北京时间”的“硬核”团队

时间，对于另外一群人而言，还有着更为重要的意义。它不仅是国家战略资源，事关国家安全和经济社会运行，更是国家话语权的体现。

“十三五”期间，我国投资16.7亿元，研制建设高精度地基授时系统国家重大科技基础设施，“这是时间频率领域在新时代的大科学装置，建成后的全国光纤授时骨干网将实现国际最高水平的时间频率传递能力，支撑经济社会运行和相关基础研究等。”中国科学院国家授时中心主任、首席科学家张首刚说。

近20年来，张首刚一手建立起来的中国科学院国家授时中心量子频标研究团队，已拥有近百名中青年科研人员。他们始终着眼国家需求和经济社会发展，以实现国家标准时间产生的自主可控与性能提升、国家标准时间发播的安全可靠与便捷应用为己任，攀登一座又一座科研高峰，推动时间频率科学实现自立自强。

实现国家标准时间产生的自主可控

“铛、铛、铛……现在是北京时间9点整。”清脆的声音从陕西省西安市临潼区中国科学院国家授时中心大门上方的一块大钟表发出。我们日常使用的国家标准时间“北京时间”，就是从这里产生并发播到全国各地。

看似寻常最奇崛。在国际单位制的七个基本物理量中，时间是测量精度最高、应用最广的一个。1967年，为提高时间测量精度，第十三届国际计量大会修改了时间单位“秒”的定义，以反映地球自转状态的天文时“秒”，变更为以原子内部电磁振荡周期计时的原子时“秒”。

“近代中国，标准时间的产生和传递曾长期被外国人主导并把持。”张首刚说，一个国家是否能研制出拥有自主知识产权的原子钟，不仅代表着相关领域的科研实力，更代表着保障国家安全的能力水平。

“1998年，一名西方国家的知名物理学家在中国参观后，认为中国的原子钟实验研究过程是在靠‘碰运气’。”张首刚回忆，自己被这句话深深刺痛，立志要做出一台长中国人志气的原子钟。

2005年，张首刚从法国学成回国后，只身来到国家授时中心，创建团队，主持原子钟研发与标准时间研究。

“最初的课题组包括张老师在内，只有3个人研制铯原子喷泉钟，当时国家授时中心没有任何原子钟研究基础，研究过程非常艰辛。”作为张首刚回国后指导的第一个研究生，阮军全程参与了铯原子喷泉钟的研制。

如何减少微波泄露，一度成为团队最头疼的问题。“经过多次研讨和大量实验，我们最终选择了通过铟丝密封6处接口等技术。”阮军介绍，“仅仅这一个环节，就花费了我们一年半的时间，而一台原子钟的制造，要经历成百上千个类似这样的精细环节。”

铯原子喷泉钟是目前世界上最好的基准型原子钟，“从2005年到2012年，张首刚团队终于自主研制出了国家授时中心第一台铯原子喷泉钟；2018年和2022年，第二、三台铯原子喷泉钟相继被研制出来。”阮军介绍，目前课题组已发展成9人，团队人员学科背景也更为合理，铯原子喷泉钟的性能也在持续提升，精度也从E-15量级提升至E-16量级，实现国家标准时间产生的自主校准。

国家标准时间是原子时和天文时的协调产物，协调了原子钟测量的原子时和天文观测系统测量的世界时。产生国家标准时间不仅需要基准型原子钟，也需要守时型原子钟。小铯钟是各国守时应用最多的原子钟，美国一直独家垄断，并对我国禁运。张首刚团队应用新原理，与企业合作研发了国际第一款守时型光抽运小铯钟产品，百余台产品用于海军导航、北斗导航、5G通信以及北极科考等。团队继美国之后，也成功研制更高性能的新型守时钟—铷原子喷泉钟。研发的两类新型守时原子钟，均运行于国家标准时间产生系统，并对国际标准时间产生作出贡献。基于地球自转测量的世界时是航天工程及国防建设必要参数。为打破我国世界时数据一直依赖国外的不利局面，团队提出并实现了多技术融合的世界时高精度连续自主测量与服务。