我国研制出核光钟，原子核跃迁计时精度突破2000万亿次/秒

10月7日，清华大学宣布与国内多个研究团队合作，在国际顶级学术期刊《自然》发表研究成果，成功研制出"核光钟"。这一突破性进展标志着我国在量子精密测量领域取得重大进展，为新一代高性能时间频率基准开辟了全新技术路径。

核光钟的核心原理是利用原子核内部的能级跃迁作为计时基准。与传统原子钟通过记录电子跃迁频率不同，核光钟将计时基准转移到钍-229原子核内部的核跃迁。这种核跃迁每秒可达到约2000万亿次，相当于把时间切分得更加精细，从而为实现更高精度计时奠定基础。

清华大学物理系副教授丁世谦介绍，原子核的尺寸约为核外电子云的几万分之一，因此受到外界电磁环境干扰的影响更小，其跃迁频率更加稳定。这使得核光钟有望提供比传统原子钟更高精度的时间频率基准。

为了研制核光钟，清华大学科研团队历时近5年，原创性发展出148纳米连续波真空紫外激光技术，并利用该光源精确驱动放射性同位素钍-229的原子核跃迁。同时，团队还共同研制出微量钍-229掺杂氟化钙晶体，为核光钟研制奠定了核心技术基础。

目前最精确的原子光钟主要运行在实验室环境中，小型化和工程化仍面临较大挑战。而核光钟由于原子核尺度远小于原子尺度，受外界电磁环境扰动影响更小，因此有望实现更高精度、更易小型化的时间频率基准。

据团队介绍，核光钟未来有望应用于导航、深空探测等领域，可用于提升卫星和航天器的定位以及距离测量精度。此外，由于钍-229核跃迁对基本常数变化等新物理效应具有显著增强的灵敏度，核光钟还可为检验基本物理规律提供新的精密探测平台。

清华大学物理系主任翟荟表示，核光钟的研制成功是本世纪以来量子精密测量领域的重要突破，意味着人们对量子操控的能力深入到原子核尺度，为量子精密测量和量子操控开辟了新的研究方向。

当前，国际上已有多个国家和地区在量子精密测量领域展开竞争，核光钟被视为继原子微波钟、原子光钟之后的新一代时间频率标准。此次我国团队的成功研制，不仅填补了这一领域的技术空白，也为我国在量子科技领域的国际竞争中赢得先机。