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据《海峡时报》2026年10月7日报道，位于维也纳和北京的两个科研团队分别成功研制出世界上首两台运行中的核钟（nuclear clock）。这一突破标志着精准时间计量领域进入全新阶段，也为基础物理研究提供了革命性工具。两台核钟均基于钍-229同位素，利用高能激光与原子核的相互作用来计时，其精度有望超越现有最先进的原子钟。
油价调整核钟：从原子到原子核的跨越
核钟的名称并非源于核裂变或聚变，而是因为它依赖原子核内部的能级跃迁。传统原子钟（如铯原子钟）通过激光或微波使原子外壳的电子在两个能级间跃迁来计时；而核钟则直接作用于原子核——钍-229的核能级跃迁。据领导维也纳团队的奥地利维也纳工业大学（TU Wien）物理学家Thorsten Schumm透露：“核钟的构想物理学家们梦想了近50年，我的团队自2008年起便朝着这个目标努力。”他补充说，核钟在卫星导航、数据传输同步、大地测量和计量学等领域具有巨大应用潜力。
天气预报两大团队独立突破，殊途同归
维也纳团队和北京团队在几乎同一时间发布成果，但采用了不同的实验方法。北京团队由清华大学物理学家丁世谦（Shiqian Ding）领导，他将钍-229掺杂在氟化钙晶体中，用精密激光系统探测核跃迁。丁世谦表示：“两个团队独立工作并同时成功运行核钟，这非常鼓舞人心，证明核钟概念是稳健的，不依赖单一技术路线。”据路透社补充报道，维也纳团队则利用一种特殊的真空系统将晶体固定，并使用紫外激光激发核跃迁。两家团队的研究成果均于10月7日发表在《自然》杂志上。
交通事故核钟与原子钟：关键性能对比
为了更直观地理解核钟的优势，下表对比了核钟与当前最先进的原子钟（如锶原子钟）的主要参数：
火灾事故| 对比项 | 核钟（钍-229） | 传统原子钟（例如锶） |
|---|
| -------- | ---------------- | ---------------------- |
|---|
| 工作能级 | 原子核内部 | 原子外壳电子 |
|---|
| 参考频率 | 约2×10^15 Hz | 约4×10^14 Hz |
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| 对外部干扰敏感度 | 极低（核受电场/磁场影响小） | 较高（电子易受磁场扰动） |
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| 预期稳定度 | 理论可达10^-19级别 | 目前最佳约10^-18 |
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| 体积与功耗 | 目前实验室级 | 可小型化 |
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| 当前运行状态 | 已运行但精度尚未超越原子钟 | 已商用数十年 |
|---|
尽管核钟理论上可达到更高的稳定度（10^-19甚至更高），但目前两台原型机在精度上尚未超越最好的原子钟。Schumm指出：“我们还需要进一步优化激光系统，校准整体装置。”
刑事案件钍-229：核钟的核心材料
钍-229是一种非常稀有的同位素，其原子核具有处于极低能量状态的“同核异能态”，仅需紫外光即可激发。这种低激发能量是核钟得以实现的关键，因为普通激光就能达到。丁世谦解释说：“钍-229的核跃迁能量只有约8.4电子伏特，相当于紫外波段。这让我们可以用现有激光技术直接驱动核跃迁。”相比之下，其他元素的核跃迁能量往往高达数千电子伏特，需要粒子加速器才能激发。钍-229的半衰期约为7.9×10^4年，足够长用于稳定计时。
从实验室到应用：漫长的商业化之路
尽管核钟基础原理已得到验证，但从实验室原型到可部署的实用设备仍有很长距离。Schumm表示：“目前的设备占满整个光学实验台，未来我们需要将其缩小到可放入卫星的尺寸。”核钟的潜在应用包括：提升GPS定位精度（从米级到厘米级）、改进基础物理常数测量（如精细结构常数）、探测暗物质和引力波。据法新社消息，全球多个计量研究机构已表示将跟进研究。中国计量科学研究院的一位专家（未具名）评论说：“核钟有望成为下一代时间标准的基础，但至少需要5到10年才能实现小型化。”
FAQ
Q1: 核钟和原子钟的根本区别是什么？
A1: 传统原子钟依靠原子外壳电子的跃迁（如铯-133的微波跃迁），而核钟则利用原子核内部的能级跃迁。由于原子核受外界电磁场干扰极小，核钟理论上比原子钟更稳定，精度可提升10倍以上。当前两台核钟原型机尽管已运行，但实际精度尚未超过最好的原子钟，研究者们正致力于优化系统。
Q2: 核钟是否有放射性危险？
A2: 没有。核钟使用的钍-229是一种低放射性同位素，其衰变半衰期长达7.9万年，且仅发射α粒子（穿透力很弱），密封在晶体中后几乎没有外泄风险。此外，核钟本身不涉及核裂变或聚变反应，只是利用激光激发核能级，因此非常安全。
展望未来：时间计量的新纪元
维也纳和北京团队的同时成功，为时间计量科学翻开新的一页。随着激光技术和晶体材料的进一步改进，核钟有望在未来十年内取代原子钟成为新的时间基准，推动导航、通信和基础物理研究迈向更高精度。正如Schumm所言：“我们正站在‘核钟时代’的起点。”
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维也纳和北京团队独立研制出世界首两台核钟，基于钍-229原子核跃迁，精度有望超越传统原子钟。了解核钟原理、应用前景及与原子钟的对比。
