“核时钟”取得重大突破，为超精确计时铺平道路

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物理学家已经展示了构成核时钟的所有关键组件——一种通过测量原子核内微小能量变化来计时的装置。这样的时钟可能会大大提高测量精度，并为基础物理学带来新的见解。

研究人员测量了导致稀有同位素钍-229的原子核转移到更高能量状态的光的频率，即核时钟的“滴答”声，其精度比之前的最佳计时装置提高了10万倍。他们通过将能量转换与世界上最精确的时钟同步来做到这一点。这项研究由美国实验天体物理联合研究所（JILA）领导，并于最近发表在《自然》（ Nature ）杂志上。

这一突破源于用一种叫做“频率梳”的激光装置探测钍-229原子核。严格来说，这个装置还不是一个时钟，因为它还没有被用于实际计时。但是，这一令人印象深刻的结果表明，核时钟的研发已触手可及。

目前最精确的时钟是原子钟，它使用激光计时——激光的频率被精确调制，以匹配原子内部两个能级之间的电子能量转移。最精确的原子钟每400亿年才会有一秒的误差。核时钟的工作原理略有不同，它通过质子和中子的能量转移来计时，其滴答声来自这些粒子激发态之间的转变，而不是电子的转移。

这种能量转移需要更高频率的紫外线，从而产生更快的滴答率，可能达到甚至超过原子钟的精度。但核时钟最大的潜在优势在于它的精度和稳定性结合。与电子相比，原子核内的粒子对电磁场等外界干扰不那么敏感，这意味着核时钟可以更加便携且坚固。