浙江
维也纳工业大学与德国联邦物理技术研究院的研究人员在《自然》发表实验成果，展示了首个能够利用自身核跃迁信号自动校正激光频率的核钟原型。它以钍-229原子核的能级跃迁作为计时基准，实验装置已无需人工干预稳定运行超过24小时。不过，报道中“3000万年才差一秒”是精度指标的形象换算，并不意味着时钟经过了数千万年实测，也不代表这款装置已达到现有最高水平。
传统原子钟通常利用原子外层电子的能级跃迁计时；核钟则把参考信号放在原子核内部。钍-229有一个约8.4电子伏特的低能核跃迁，可由波长约148纳米的真空紫外激光激发。研究团队将钍离子嵌入毫米级氟化钙晶体，在室温下用连续激光照射，并通过测量晶体对激光的吸收判断频率是否偏离共振点，再以反馈回路自动调节激光。核跃迁吸收信号的变化可在较短时间内被检测，克服了此前依赖荧光读出、反馈较慢的困难。
团队称，这种方案的潜在优势在于原子核比原子整体小得多，理论上较不易受外界扰动影响；未来核钟有望实现更稳健的频率基准，并用于精密测量和检验基本物理规律。但目前原型的实测表现仍远未胜过最先进的光学原子钟。论文报告称，其单次连续运行中的分数频率不稳定度处于低10⁻¹⁴量级，不同日期运行之间的频率复现性约为5×10⁻¹³；美国物理学会对论文结果作直观换算后，认为维也纳钟的实测不稳定度约相当于每300万年误差一秒。维也纳工业大学则以接近10⁻¹⁵的指标估算为约3000万年一秒。两种换算所对应的指标和运行条件并不完全相同，因此不应将“3000万年一秒”当作已经验证的绝对准确度或直接与最好原子钟等同。
研究团队已用这套核钟搜索超轻暗物质可能造成的核跃迁能量变化，在20秒至一天的观测时间尺度上没有发现显著信号，但由此得出的限制已能与部分原子钟实验相竞争。同一期《自然》还刊出清华大学团队独立研制的另一套钍-229核钟，显示这一方向正从核跃迁光谱测量迈向实际计时装置。两套原型目前仍属精密实验设备，后续提升还需依靠更强的真空紫外激光、更稳定且均匀的晶体，以及更好的跨批次频率复现性。
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