“核钟”倒计时:有望在2026年内问世!
近日,据NatureNews报道,经过数十年理论探索与关键技术突破,人类距离制造出终极计时器——“核钟”已前所未有地接近。这种基于原子核能量跃迁的超高精度时钟,有望在今年内进入实际测试阶段,成为全球计时精度的新标杆。
核钟的构想可追溯至数十年前,当时科学家预测同位素钍-229可用于此类装置,却始终无法精确测定其特殊的核能跃迁能量。2024年,科研人员利用激光成功实现这一跃迁,为核钟的诞生拉开了序幕。加州大学洛杉矶分校物理学家埃里克·哈德森表示:“这种时钟比人们想象的要近得多。2026年你一定会看到核钟的测量结果。”
目前,来自中国、欧洲、日本和美国的近十几个研究团队正加速组装核钟的核心组件,包括放射性钍-229源与高功率连续波紫外激光。上周在美国物理学会全球峰会上,研究人员分享了最新进展。加州大学伯克利分校量子科学执行主任克莱尔·克雷默指出,核钟在商业应用上极具前景,其优势在于对噪声的抗干扰能力强、结构紧凑,适合实验室外部署,精度甚至有望超越当前最先进的光学原子钟——后者每400亿年仅误差一秒。
核钟的核心原理是计数钍-229原子核态之间的跃迁,而非传统原子钟中电子在能级间的跳动。然而,要在实际运行的核钟中激发该跃迁,仍需一种功率稳定、波长约148纳米的连续波紫外激光,而这正是当前技术攻坚的关键。在这一方向上,中国清华大学研究团队取得了引人瞩目的突破。上个月他们在《自然》杂志报告称,已成功在148.4纳米波长处实现了100纳瓦的功率输出。
尽管该方案需将有毒镉蒸气加热至550摄氏度,存在一定工程挑战,但这一进展仍被学界视为迈向实用化核钟的重要里程碑。从实验室的精密测量到未来的工程化应用,核钟正从“难以捉摸”的前沿概念,稳步走向现实。
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