全球首批核钟问世：北京与维也纳团队分别造出原型

来自维也纳和北京的两个独立科研团队分别研制出全球首批可运行的“核钟”（Nuclear Clock）。两台设备均采用钍-229（Thorium-229）同位素，相关成果已发表在《自然》（Nature）期刊上。

尽管目前的测量精度尚未超越顶尖光学原子钟，但研究人员指出，核钟未来有望成为人类制造的最精准计时工具，并为检验物理学基本定律开辟全新途径。

与传统原子钟追踪电子在能级间跃迁不同，核钟使用激光激发嵌在氟化钙晶体中的钍-229原子核，促使质子和中子在核能级之间跃迁。“核钟”与核能无关，不涉及核裂变或核聚变过程。

北京团队稳定性占优，维也纳实现自主闭环运行

清华大学团队研发的核钟在初步测试中表现出极高的稳定性，其稳定性约为维也纳钟的六倍。北京团队还证实，两块分别培育的晶体能够保持同步走时，两组测量频率一致性达到 $10^{-13}$ 量级，表明这种核钟具备可靠的复现性。

维也纳工业大学（TU Wien）团队研制的核钟则实现了自激稳定：由钍原子核直接控制激光频率，摆脱了对外部传统原子钟的依赖。该设备在无人工干预的情况下连续运行超 24 小时，精度达到约 $10^{-15}$，相当于运行 3000 万年仅产生约 1 秒误差。

清华大学物理学家丁世谦表示，两个团队在同一时期独立实现了可运行的钍-229核钟，采用了不同的实验路径，这证明该概念本身十分稳健。

性能互补，迈向芯片级集成

目前最顶级的原子钟数十亿年误差仅约 1 秒。维也纳工业大学教授 Thorsten Schumm 指出，核钟技术目前距离目标性能仍有差距，但两方各具优势：维也纳团队拥有更好的钍晶体，而北京团队具备更强的激光系统，若结合双方长处将能大幅提升性能。

原子核尺寸仅为整个原子的数万分之一，对外部电磁干扰的敏感度极低。Schumm 表示，团队的长期目标是将核钟制成“芯片级设备”。

除了卫星导航、数据同步和精密大地测量外，核钟极高的引力时间膨胀敏感度还可用于矿产勘探与基础物理学前沿。维也纳团队已尝试利用该设备搜寻暗物质信号，尽管目前尚未发现，但其探测灵敏度已比肩顶尖原子钟。