把"钟摆"放进原子核里

今天（2026 年 10 月 9 日）央广网报道，中国科学家在国际上率先研制出核光钟（nuclear optical clock）并让它稳定运行。核心材料是放射性同位素钍-229（²²⁹Th），它原子核内部有一对能级差极小、能被激光直接驱动的跃迁。

先说清楚现在用的"钟"是什么。原子钟靠原子里电子在特定能级间跳变来计时，相当于"听电子的节拍"。它已经是世界上最准的计时工具。核光钟的野心更大：把"钟摆"塞进原子核内部，用原子核不同能级之间的跃迁来计量时间，也就是"听原子核内部的节拍"。

图1：从电子跃迁到核跃迁，计时基准下沉到原子核

难点在光源。钍-229 的那对核能级差极小，对应波长落在真空紫外（约 148 纳米），普通激光够不着。清华团队先做出了 148 纳米连续波真空紫外激光，解决了"怎么精确敲原子核"的核心问题，又和合作方做出了微量钍-229 掺杂的氟化钙晶体，才算把钟真正搭起来。

为什么要费这么大劲下探到原子核？因为原子核比外层电子"安静"得多，不容易被外界电磁场打扰，理论上能给出比原子钟更高、更稳的时间和频率基准。固态核光钟还天然适合小型化和工程化，未来可能服务于卫星导航、深空探测这些对时间精度极其苛刻的场景。

这一步把量子精密测量的能力，从"电子这一层"推进到了"原子核这一层"。

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