从电子跃迁迈向原子核核心：中国科研团队率先研制并实现“核光钟”稳定运行

【核心提要】

• 中国科学家成功研发出基于钟-229（Thorium-229）的核光钟，相关研究成果已发表于国际权威期刊《Nature》。
• 核光钟通过原子核内部能级跃迁提供时间基准，相较于传统原子钟，其受外界电磁环境干扰更小，具备更高的稳定性。
• 该技术突破不仅为量子精密测量提供了新方向，还有望在卫星导航、深空探测及基础物理规律检验等领域产生重大应用价值。

【正文报道】

近日，中国科研团队在量子精密测量领域取得重大突破：通过自主研制的148纳米连续波真空紫外激光以及掺钍-229氟化钙晶体，成功研发出核光钟并实现稳定运行。这一里程碑式的成果已于10月7日晚发表在国际顶尖学术期刊《Nature》上。

与传统原子钟不同，核光钟的核心逻辑在于“听取”原子核内部的节拍。清华大学物理系副教授丁世谦解释道，传统原子钟利用原子内部电子在特定能级间的跃迁作为频率基准；而核光钟则将“钟摆”置于更微观的原子核内部，利用其不同能级间的跃迁来计量时间。由于原子核尺度远小于原子尺度，它对外界电磁环境的干扰更为迟钝，因此有望提供比传统原子钟更高精度、更实用的时间频率基钟标准。

此次突破并非一蹴而就。丁世谦带领团队历经4年多攻关，解决了核心光源难题——即研制出148纳米连续波真空紫外激光，并与合作团队共同开发出微量钍-229掺杂氟化钙晶体。实验数据显示，该核光钟的秒级稳定度优于同期欧洲相关团队接近一个数量级，性能处于国际领先水平。

清华大学物理系主任、杨振宁高等研究院教授翟荟指出，核光钟的成功研制意味着人类对量子操控的能力已深入到原子核尺度。这不仅是本世纪以来量子精密测量领域的重要突破，更在量子操控领域开辟了全新的研究方向。

科研人员认为，核光钟具有极高的应用前景。由于其固态结构具备潜在的小型化和工程化优势，未来有望为卫星导航、深空探测等高精度时间频率需求提供关键技术支持。此外，由于钙-229核跃迁对基本常数变化等新物理效应高度敏感，核光钟还将成为检验基础物理规律的强有力工具。

【小编观点】
此次“核光钟”的突破是量子科技从“微观探索”走向“工程应用”的关键一步。通过将测量尺度从原子层级深入到原子核层级，我们不仅获得了更精准的“时间刻度”，更在基础物理研究上获得了一个极具灵敏度的探测平台。这对于未来高精度导航系统以及深空探测任务中的同步技术具有极其重要的战略意义。

背景链接：

• 核心技术关键词：核光钟（Nuclear Clock）、钙-229（Thorium-229）、量子精密测量、真空紫外激光。