近日，国际计量局（BIPM）的Circular T 435公报公布了铯原子喷泉钟（编号NTSC-CsF2）连续18个月的频率数据，标志着中国科学院国家授时中心（简称国家授时中心）自主研制的铯原子喷泉钟被认可参与校准国际标准时间（协调世界时UTC），开始驾驭国际原子时（TAI）。

国际原子时（TAI）是以国际单位制（SI）“秒”为时间单位的积分时间标尺，通过“闰秒”调整形成国际标准时间—协调世界时（UTC）。时间单位“秒”定义以“铯原子（¹³³Cs）在无干扰时，基态超精细能级之间的跃迁频率，即固定数值9192631770 Hz”为常数定义的。目前，铯原子喷泉钟是复现这一定义的基准装置。国际权度局（BIPM）应用代表不同国家和地区的88守时实验室运行的，600多台守时型原子钟每天通过国际比对和计算，产生连续稳定的自由原子时，再经过分布在不同国家的约10台铯喷泉基准钟定期标校后，形成连续稳定准确的国际原子时（TAI）计算数值（纸面时间），常规滞后7天（初算）或1个月（精算）以公报（Circular T）形式公布，用于校准各守时实验室保持的国家或地区标准时间。

依据公报，目前作为基准用于国际原子时校准的铯喷泉钟的频率不确定度分布在1.1E-16~1.4E-15之间。

国家授时中心张首刚研究员课题组围绕运行可靠、性能优异的铯原子喷泉钟基准钟实现，连续攻关近20年，测量研究了13项影响喷泉钟频率变化的物理和技术问题，实现了频率稳定度2.1×10^-13τ^-1/2（高原子密度），频率不确定度为4.3×10^-16的铯原子喷泉钟装置NTSC-CsF2。为了测试验证铯原子喷泉钟频率性能，课题组通过全球卫星导航系统（GNSS）比对链路，在2022年8月至2023年3月期间，NTSC-CsF2与其他校准国际原子时的基准钟进行了8个月比对测量，结果表明课题组独立评定的频率不确定度4.3E-16科学合理。这一结果发表于国际计量局主办的期刊《Metrologia》（60 (2023) 065012）。

2023年12月，国家授时中心守时实验室和量子频标实验室相关人员一起向国际计量局时间频率咨询委员会频率基准及二级基准工作组（CCTF WG PSFS）提出参与国际原子时驾驭工作的书面申请。工作组对铯原子喷泉钟NTSC-CsF2的运行状态、性能指标和比对结果开展了多轮讨论和评估。2024年3月，工作组全体成员一致同意NTSC-CsF2参与驾驭国际原子时。

国家授时中心应用了国产氢钟，自身研制的光抽运小铯钟、铷喷泉守时钟、铯喷泉基准钟以及世界时测量系统，能够自主地产生国家标准时间UTC（NTSC），即北京时间。铯喷泉基准钟NTSC-CsF2作为基准在国家守时系统的应用，确保了国家标准时间无需使用滞后的国际比对数据，以及特殊情况缺乏国际比对的情形下，仍能保证国家标准时间的准确性，意义重大。NTSC-CsF2获许参与国际标准时间日常校准，彰显了中国的国际贡献和影响。

图1铯原子喷泉钟NTSC-CsF2

表1. NTSC-CsF2的B类频率不确定度性能

图2 BIPM Circular T435公报发布的NTSC-CSF2相关频率数据