[科普中国]-原子秒

原子秒是时间单位。1原子秒（Atomic seconds）是铯—133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射（电磁波）的9 192 631 770个周期持续的时间。

简介原子秒是由原子振荡周期，即原子跃迁时发射或吸收电磁波的周期导出的时间基本单位。这种振荡周期的稳定性有多高，理论上还无法证明。但复现的结果与定义值的偏差却能做到很小，到1995年已达到了10-14量级。

原子秒是1967年第13届国际计量大会决定采用的。其定义为：

秒是铯—133原子在其基态两个超精细能级间跃迁时辐射的9192631770个周期所持续的时间。这种辐射周期持续而稳定，因而通过决议。1

定义依据在原子内部电子绕着原子核旋转具有动能，电子与原了核之间的静电作用又具有静电势能，电子与电子之间也具有静电势能。这些能量的总合称为原子的总内能量，简称原子的能量。原子能量的数值决定于原子中各电子的运动状态。每种运动状态对应着一定的总能量。

量子理论认为：原子中电子的运动状态不能是任意的。每种原子只能有若干个特定的运动状态，由此，每种原子的能挺只能取若干个特定的值。这些可能的能量值称为能级。

某种原子的能级是指这种原子可能具有的能量。对于一个原子而言，在某一时刻只能处产其中某一种运动状态，或者说只能处在某一个能级上。最低的能级，即原子具有最小能量时的运动状态称为基态，其他能级称为激发态。绝大多数原子都处于基态上，激发态愈高，原子数愈少。原子在一定的外界条件刺激下，可以从一个能级跳到另一个能级，即从一种运动状态改变到另一种运动状态。这种过程称为原子的跃迂。如果外界刺激是电磁波(光也属于电磁波)时，则发生的跃迁称为辐射跃迁。原子秒的定义以及各种原子频标所用的都是辐射跃迁。1

原子秒连续性原子秒以其高度的稳定性取代了天文秒。但不能完全摆脱天文秒，对于一个物理量进行重新定义时，必须考虑量值的延续性。否则已经建立的或习惯的一些关系就会打乱。在测定绝原子跃迁频率时，只能用当时使用的历书秒。测量结果是9192631770±20Hz。这个数值含意是每次测量的值都不同．其变化是在±20Hz以内如果历书秒是绝对稳定的，则这种变化会看作是原子跃迁频率的不稳定。实际上后者是非常稳定的，这种测量结果的变化是在10-9量级，正是历书秒不稳造成的。如果取原子跃迁辐射的919263170个周期作为新的秒，则与原来的历书秒的差异只是在历书秒的不稳定部分。这就满足了定义值的延续性要求。2

相关链接【原子】组成单质和化合物分子的最小粒子。由带正电荷的原子核和在核外高速运动的与核电荷数（即质子数）相等的电子组成。在一般化学反应中原子核不发生变化。

【原子核】简称核。原子的核心部分带正电⊕，由质子和中子组成。原子质量的绝大部分集中在核里，但它的直径还不到原子直径的万分之一，只有10-13——10-12 厘米。

【原子质量单位】表示原子质量所用的一种单位。它等于碳—12原子质量的1∕12。1原子质量单位合1.660 540×10-27千克。

【原子时】由原子内部能能级跃迁所发射或吸收的电磁波频率建立的时间计量系统。参见【原子秒】。

【原子钟】一种利用原子能级跃迁发射或吸收一定频率的电磁波制成的极精密的计时仪器。

【原子弹】利用重元素原子核裂变瞬间释放巨大能量产生杀伤破坏效应的核武器。主要组成部分是核装料（铀—235、钚—239等）、引爆装置、中子源、反射层和外壳。当引爆装置爆炸使核装料超过临界质量时，在中子的作用下，引起核裂变的链式反应，在极短的时间内放出巨大能量，发生猛烈爆炸。

【原子武器】即核武器。利用原子核反应瞬时释放的能量产生爆炸作用，有大规模杀伤破坏效应的武器。有原子弹、氢弹。可用导弹、火箭、火炮或飞机投射。按作战使用范围，分战略核武器和战术核武器。可采用空中爆炸、地（水）面爆炸、地（水）下爆炸等方式。爆炸后，产生冲击波、光辐射、早期核辐射（贯穿辐射）和放射性沾染四种杀伤破坏因素。

【原子价】即化合价。表示一个原子（或原子团）能和其他原子（或原子团）相结合的数目。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所