中国科学家造出核光钟，计时精度领先欧洲近一个数量级

10月7日晚，清华大学团队在国际上率先研制出核光钟并实现稳定运行。相关成果在线发表于国际权威期刊《自然》。这意味着量子精密测量第一次从电子跃迁推进到了原子核跃迁。

核光钟是利用激光精确驱动一种特殊放射性同位素“钍-229”的原子核内部能级跃迁来计时的装置。它能为卫星导航、深空探测等场景提供更精准的新一代时间频率基准。

原子钟听“电子节拍”，核光钟听“原子核节拍”

原子钟依靠原子内部电子在特定能级间的跃迁作为频率基准，相当于“听电子的节拍”。核光钟则把“钟摆”放进原子核内部，用钍-229原子核不同能级间的跃迁来计量时间。

原子核尺度远小于原子尺度，受外界电磁环境扰动更小。因此核光钟有望提供比传统原子钟更高精度、也更实用的新一代时间频率基准。

四年攻关，先啃下148纳米“光源”硬骨头

清华大学团队历经4年多艰难攻关，在国际上首次研制出148纳米连续波真空紫外激光。这正是精确驱动钍-229原子核内部能级跃迁的核心光源难题。

团队还与合作的科研人员共同研制出微量钍-229掺杂氟化钙晶体。这为核光钟奠定了从光源到晶体的核心技术基础。

和国际同行比，秒级稳定度领先近一个数量级

团队把激光频率稳定锁定至核跃迁，实现核光钟秒级稳定度优于同期欧洲团队接近一个数量级。性能达到国际领先水平。

丁世谦介绍，团队已建立从核心光源、核光钟晶体、核跃迁光谱到闭环运行的完整技术体系。杨振宁高等研究院教授翟荟表示，这是本世纪以来量子精密测量领域的重要突破。

它能给卫星导航和深空探测带来什么

科学家认为，固态核光钟具备潜在的小型化和工程化优势。未来有望为卫星导航、深空探测等场景中的高精度时间频率需求，提供实用的技术选择。

由于钍-229核跃迁对基本常数变化等效应更敏感，核光钟还可为检验基本物理规律提供新的精密探测平台。

从电子跃迁到原子核跃迁，中国团队把时间基准的“钟摆”推进到了更深处。下一步要看的，是核光钟能否真正走出实验室，在卫星导航与深空探测等场景落地。

你觉得核光钟最先会在哪个领域改变我们的日常生活？

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