多国学者成功研制首款钍-229自主式“核钟”：具备超强抗干扰能力与全自主闭环稳定运行机制

近日，维也纳工业大学（TU Wien）新闻处发布公告指出，奥地利、德国和捷克科学家团队成功研制出世界上首款基于钍-229(Thorium-229，化学符号 ²²⁹Th)原子核的核钟。该核钟具备极高的抗干扰能力，并能够在完全自主模式下运行，无需外部稳定化。

该研究团队表示，与传统利用整个原子运作的原子钟相比，利用原子核进行计时在理论上能够实现更高的测量精度。两年前，他们首次成功控制了钍-229原子核的跃迁过程，但要实现极高精度的计时，仍需解决核钟自我稳定化的问题。维也纳技术大学教授托尔斯滕·舒姆(Thorsten Schumm)指出，科研人员致力于克服这一技术难题。

据了解，早在半个世纪前，物理学家们就发现了钍-229这一不稳定的同位素，其存在两种形式，其中一种具有极低的激发能量。这一特性既使得观测其衰变过程变得异常困难，同时也使其成为构建高度抗电磁干扰的、超高精度核钟的理想基础。

两年前，奥地利和德国的物理学家们开发出了一种新方法，通过观测激光束与特定制备的钍晶体相互作用来计量时间。然而，该技术的首个版本无法实现完全自主运行，主要受限于激光器体积庞大以及脉冲式运行模式，导致设备需要依赖外部稳定化系统。

近期，德国物理学家们成功研制出一种紧凑型固态激光器，能够持续产生高度稳定的辐射。这一突破性进展使科学家们得以将核钟调整至新的运行模式，不再追踪钍-229原子产生的光脉冲，而是监测激光辐射强度在与该元素原子核相互作用后的变化。

初步实验结果显示，该核钟的误差率约为10的负15次方，相当于大约3000万年才会产生1秒的误差。虽然目前这一精度略低于最佳光学原子钟的水平，但科学家们相信，通过进一步的改进和优化，他们能够显著提升核钟的计时精度，并将其应用于暗物质的探测等领域。