中国率先实现钍-229核光钟运行，量子精密测量迈入原子核尺度

近日，清华大学物理系副教授丁世谦团队在国际学术期刊《自然》在线发表重要成果，宣布成功研制出钍-229核光钟，并实现其稳定运行。该工作与欧洲团队同期独立完成，在国际上率先实现钍-229核光钟运行，标志着时间测量基准成功从电子跃迁拓展至原子核跃迁。

据了解，核光钟利用钍-229原子核内部跃迁作为时间频率参考。论文通讯作者之一丁世谦介绍，老式挂钟的钟摆每秒约摆动1次，而核光钟以原子核的节拍为“钟摆”，每秒节拍高达约2000万亿次。由于原子核尺寸仅为核外电子云的几万分之一，受外界电磁环境扰动更小，原理上有望提供比传统原子光钟更高精度的时间频率基准。

在本次研发工作中，论文共同第一作者中包含多名“00后”博士研究生，团队分工协作攻克了多项关键技术瓶颈。清华大学团队建立起完整的技术体系，不仅实现了从测量核跃迁到用核跃迁计时的关键跨越，更推动了极高精度计时装置从小体积实验室工具向工程实用化迈进。

据悉，核光钟有望成为继原子微波钟和原子光钟之后的新一代时间频率标准。固态核光钟具备小型化与工程化的潜在优势，未来有望为卫星导航、深空探测等场景的高精度时间频率需求提供实用技术选择。同时，该成果还可作为检验基本物理规律的精密探测平台，说明中国在核光钟前沿方向已取得国际领先，为量子精密测量与量子操控开辟了全新的研究方向。