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邁進(jìn)向更學(xué)家國科精準(zhǔn)計(jì)時(shí)研製核光 中鍾成功
發(fā)布時(shí)間：2026-10-24 10:55:10 來源：電子菸購買 fauuaf 作者：焦點(diǎn)
10月5日在清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)室拍攝的向更核光鍾實(shí)驗(yàn)裝置核心區(qū)域。新華社發(fā)
中國科學(xué)家利用自主研製的精準(zhǔn)計(jì)時(shí)家成148納米連續(xù)波真空紫外激光以及摻釷-229氟化鈣晶體，在國際上率先研製出核光鍾並實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定運(yùn)行，邁進(jìn)將量子精密測量由電子躍遷拓展至原子核躍遷。中國制核
這一突破性成果7日晚在線發(fā)表於國際權(quán)威期刊《自然》。科學(xué)
核光鍾是功研光鐘利用激光精確驅(qū)動(dòng)一種特殊放射性同位素“釷-229”實(shí)現(xiàn)其原子核內(nèi)部的能級躍遷，並以這一核躍遷的向更頻率作為基準(zhǔn)的計(jì)時(shí)裝置。
清華大學(xué)物理係主任、精準(zhǔn)計(jì)時(shí)家成楊振寧高等研究院教授翟薈表示，邁進(jìn)核光鍾有望成為新一代時(shí)間頻率基準(zhǔn)，中國制核其研製成功是科學(xué)本世紀(jì)以來量子精密測量領(lǐng)域的重要突破。
“核光鍾的功研光鐘研製成功及穩(wěn)定運(yùn)行意味著人們對量子操控的能力深入到原子核尺度，為量子精密測量和量子操控開辟了新的向更研究方向。”他說。精準(zhǔn)計(jì)時(shí)家成
清華大學(xué)物理係副教授、邁進(jìn)北京量子信息科學(xué)研究院兼聘研究員丁世謙介紹，原子鍾是利用原子內(nèi)部的電子在特定能級間的躍遷作為頻率基準(zhǔn)，好像“聽電子的節(jié)拍”，而核光鍾則是把“鍾擺”放進(jìn)原子核內(nèi)部，利用原子核不同能級間的躍遷來計(jì)量時(shí)間，相當(dāng)於“聽原子核內(nèi)部的節(jié)拍”來計(jì)時(shí)。
科學(xué)家認(rèn)為，由於原子核尺度遠(yuǎn)小於原子尺度，受外界電磁環(huán)境擾動(dòng)影響更小，因而核光鍾有望提供比傳統(tǒng)原子鍾更高精度、更實(shí)用的時(shí)間頻率基準(zhǔn)。
9月28日，清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室工作。新華社發(fā)
為此，丁世謙帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，曆經(jīng)4年多艱難攻關(guān)，最終在國際上首次研製出148納米連續(xù)波真空紫外激光，解決了精確驅(qū)動(dòng)釷-229原子核內(nèi)部能級躍遷的核心光源難題，同時(shí)與合作團(tuán)隊(duì)共同研製出微量釷-229摻雜氟化鈣晶體，為核光鍾研製奠定了核心技術(shù)基礎(chǔ)。
在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)又將激光頻率穩(wěn)定鎖定至核躍遷，實(shí)現(xiàn)了核光鍾秒級穩(wěn)定度優(yōu)於同期歐洲團(tuán)隊(duì)接近一個(gè)數(shù)量級，性能國際領(lǐng)先。
“目前，我們已建立從核心光源、核光鍾晶體、核躍遷光譜到閉環(huán)運(yùn)行的完整技術(shù)體係。”丁世謙說。
科研人員認(rèn)為，核光鍾是當(dāng)前量子精密測量領(lǐng)域國際競爭的重要前沿，固態(tài)核光鍾具有潛在的小型化和工程化優(yōu)勢，未來有望為衛(wèi)星導(dǎo)航、深空探測等場景中的高精度時(shí)間頻率需求提供實(shí)用的技術(shù)選擇。
此外，由於釷-229核躍遷對基本常數(shù)變化等新物理效應(yīng)具有顯著增強(qiáng)的靈敏度，核光鍾還可為檢驗(yàn)基本物理規(guī)律提供新的精密探測平臺(tái)。
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