你有莫得念念过宣城隔热条PA66厂家，天下上准的钟，可能藏在比头发丝还要细数百亿倍的地？

从日晷到机械钟，从石英表到原子钟，东谈主类对时辰的追求从未停歇。今天的光学原子钟，精度照旧到惊东谈主。

清华大学物理系丁世谦耕作曾用个其活泼的譬如来说明这种精度：“测量地球到太阳来回 30 次的距离，罪状不外根头发丝直径的 1。”时辰越准，东谈主类丈量天下的尺子就越细。

但就在总计东谈主认为原子钟照旧是“非常”的时候，科常识了个狂的问题——要是把钟表的“表芯”，从电子换成原子核，会怎么样？

这个问题，开启了长达数十年的追赶，也埋下了颗让全天下卡壳快要二十年的钉子。原子钟的“天花板”，和个果敢的构念念

步调略核钟的出身，得先说说今天的原子钟为什么还不够好。

原子钟的计时旨趣，是运用原子外层电子在不同能之间跨越时，发出或收受的光的频率来“数时辰”。这个频率其安稳，比任何机械结构齐精准得多。但问题在于，电子在原子的外层，深入在外界环境里。温度波动、电磁场过问、原子之间的碰撞……每种扰动齐会让电子的跨越频率产生微小偏差，累积下来，就成了原子钟的精度瓶颈。

正如丁世谦所指出的：“现存的原子光钟依赖电子跃迁，对外界电磁环境较为明锐，且依赖真空、激光冷却与囚禁等复杂实验安设。”

科学于是念念到，有莫得个“稳”的地不错藏把钟？谜底指向了原子核的里面。原子核藏在电子云的层层保护之中，外界的电磁场、温度、碰撞，很难直战斗动它。

这，便是“核钟”的构念念——以核跃迁替代电子跃迁，兼具精度、强抗环境扰动才气，以及便携可工程化的后劲。

核钟的意思意思，也远不啻计时本人。它不错变成把其智谋的“物理探针”，执行物理学基本的常数是否随时辰发生微小漂移，寻找暗物资留住的轻捷信号，以致为将来空探伤器提供不依赖大地校准、自主的时辰基石。确凿精密的钟，不仅仅用来报时的，是用来追问当然规矩是否恒久不变的。

构念念令东谈主粗莽，但问题是，怎么才能让核钟“走起来”？颗钉子，卡住全天下二十年

要让核钟计时，旨趣并不复杂，法便是用束激光去“敲”原子核，让它在两个能之间来回跨越，再把这个跨越频率看成“秒针”就行了。

大多量原子核的能跃迁，需要 X 射线以致伽马射线量的能量，远远出庸碌激光概况遮掩的畛域，但元素周期内外有个荒漠的例外——钍-229。

钍-229 有个其特殊的质，它的桀黠核同质异能态，跃迁能量特别地低，约 8.4 电子伏特，对应波长约莫 148.4 纳米，落在“真空紫外”波段。这是东谈主类已知的总计原子核中宣城隔热条PA66厂家，唯个跃迁能量低到激光有契机直战斗达的候选体系。

这个发现，在物理学界激励了庞杂的昌盛。核钟，有门了，指标就在 148.4 纳米。但接下来十多年，全天下的实验室却齐卡在了同个地：那束 148.4 纳米的激光，怎么造？

费事层叠着层。

先，这个波长的光在空气中会被横暴收受，总计这个词光路须放进真空环境；其次，庸碌光学材料想了这个波段，要么收受太强，要么散严重，根柢法使用；要害的是，传统的频率调养晶体——物理学习用的“变光”器用——到了真空紫外波段，会同期遇到材料收受和相位匹配失的双重窘境。

要命的是，科学需要的不仅仅“能发出点 148.4 纳米光”的案。核钟臆想操控对光源的要求为薄情：波长要对，线宽要窄，相位要稳，功率还要饱和相聚。任何项不达标，这束光齐只可远远地“照到”子核，却法确凿让核钟“走起来”。

好意思国实验天体物理齐集洽所（JILA）、德国物理技巧有计划院（PTB）、日本理化学有计划所……专家顶团队勇往直前地攻关，却长久法同期欢悦这几个条款。

这颗钉子，就这么横在核钟的门口，卡了快要二十年。要是晶体走欠亨，为什么不换条路？

就在这场拉锯战堕入僵局的时候，来自的有计划团队提议了个浅薄却果敢的追问：要是晶体本人照旧很难走通，为什么还定要用它？因此，他们把想法投向了种不同的介质——镉蒸气。

这个选拔，乍看之下让东谈主疑忌。镉蒸气的责任温度达 550 摄氏度，异型材设备原子在温中剧烈热教育、频频碰撞。这么的芜乱环境，怎么可能产生束洁白的激光呢？

但团队的判断是，镉原子的能结构有种特殊质，使它概况在“四波混频”经由中充任为的“增器”。

有计划团队把约 375 纳米的紫外光和约 710 纳米的红光同期送入温镉蒸气。入射光插手镉蒸气后，在镉原子的匡助下发生了次特殊的“混”。混之后，新的光出现了——它的波长恰是 148.4 纳米，也便是核钟需要的真空紫外光。这里的“混”，背后有条严格的章程：新光的频率 = 2 × 紫外光的频率 + 红光的频率。

要十分在意的是，章程中说的是“频率”相加，不是“波长”相加。频率不错认知为光振动的快慢。频率越，光子的能量越。因此，两份紫外光频率和份红光频率把各自的“能量份额”凑在起，终成了束能量、波詈骂的真空紫外光。

四波混频让不同颜的光按照物理规矩重新列队，这便是为什么有计划团队莫得链接“死磕”传统晶体，而是选拔了温镉蒸气。两炉镉蒸气，媾和让东谈主笃信的干预条纹

然则，个新问题飞快出现了：镉蒸气温度达 550 摄氏度，里面的原子齐在剧烈教育。原子教育，就会产生多普勒应。就像救护车当面驶来时声息会变、隔离时声息会变低样，教育中的镉原子“看到”的激光频率，也会发生偏移。要是每个原子“看到”的频率齐不样，那腾达成的真空紫外光会不会也被拉得东倒西歪，变成束“不纯”的光？

为了弄清真相宣城隔热条PA66厂家，团队假想了个雅的考证据验。

他们把基频激光分红两路，分辩送入两台立的镉蒸气炉，各自产生束 148.4 纳米的真空紫外光，再让两束光以微小夹角重迭。要是两束光的相位饱和安稳，重迭处就会出现明晰的空间干预条纹，就像两列水波再会时变成的荡漾图案。

条纹出现了，并且历久明晰安稳。

这说明两束光之间的相位相干饱和安稳，四波混频经由本人险些莫得引入特等的相位噪声。温镉蒸气的“芜乱”，并莫得把光的臆想松弛掉。

终测量数据夸耀，四波混频经由特等引入的频相位噪声低，对应的单束真空紫外光等线宽上界仅为 0.08 赫兹。约 97 的光功率相聚在 1 赫兹的窄带宽内。

输出功率过 100 纳瓦，调谐畛域遮掩 146.97 到 153.7 纳米，把柄模子预计，该案有望提高拓展到 140 至 175 纳米。

关于 100 纳瓦的真空紫外光，要是聚焦到约 2 微米直径的光斑，照旧足以欢悦不雅测核拉比回荡所需的条款。

这意味着，科学不再只可远远地“看眼”，他们不错开动良好地操控钍-229 的原子核了。核钟，从表面上的构念念，走到了精密测量的门槛。把钥匙，不啻开把锁

这项遵守发表于《当然》（Nature）杂志。但它的意思意思，并莫得停步于核钟本人。这束宽调谐、窄线宽的流畅波真空紫外激光，同期开了几扇此前阻塞的大门。

扇，是精准的时钟。这套光源可提高拓展到 167.1 纳米，直指铝离子光钟——现辞天下上精密的光钟体系之。往日，铝离子的激光冷却和景色读取需要依赖“量子逻辑谱”等复杂的曲折案，好比你念念看清本书，却只可靠别东谈主转述。有了这束臆想真空紫外光，科学将有望径直进行激光冷却和探伤，让顶光钟系统变得浅薄、精准。

二扇，是材料科学的“清眼镜”。角分辨光电子能谱是有计划温体、拓扑材料的中枢利器，能径直“拍摄”材料里面电子的行动。这束真空紫外光低的线宽，意味着它在能量上“看得清”，有望让科学分辨出那些被原先噪声和谱宽并吞的良好电子结构。

三扇，是分子科学里的“指纹轻薄”。分辨真空紫外谱学不错捕捉分子、团簇乃至化学响应中间体的“指纹”，匡助化学看清响应旅途的每个细节。而该平台表面上可遮掩 140 至 175 纳米的宽调谐畛域，意味着它能涉及多此前难以有计划的原子分子体系。

结语

二十年前，148.4 纳米的光，还仅仅教科书上的个空缺。全天下顶的实验室循序动手，却长久法同期欢悦那几个薄情的条款。那颗卡住核钟的钉子，就这么横亘了快要二十年。

如今，它被拔掉了。从的实验室里射出的这束光，波长 148.4 纳米，流畅输出，线宽窄，相位安稳。

在量子科技的大河山中，照旧在量子遁入通讯、量子缱绻等向捏续进；而此次，量子精密测量也用这束光，给出了明晰而有劲的修起。

那束也曾卡住核钟的光，今天照旧不再仅仅愿景。

参考文件

[1] Xiao Q, Penyazkov G, Li X, et al. Continuous-wave narrow-linewidth vacuum ultraviolet laser source[J]. Nature, 2026: 1-5.

[2] Kraemer S, Moens J, Athanasakis-Kaklamanakis M, et al. Observation of the radiative decay of the 229Th nuclear clock isomer[J]. Nature, 2023, 617(7962): 706-710.

[3] Tiedau J, Okhapkin M V, Zhang K, et al. Laser excitation of the Th-229 nucleus[J]. Physical Review Letters, 2024, 132(18): 182501.

[4] Zhang C, Ooi T, Higgins J S, et al. Frequency ratio of the 229mTh nuclear isomeric transition and the 87Sr atomic clock[J]. Nature, 2024, 633(8028): 63-70.

筹划制作

作家丨栾春阳 清华大学物理系

雨桐 清华大学物理系

审核丨袁岚峰 科学技巧大学有计划员 科学技巧大学科技传播系主任 科协科普有计划员

筹划丨何雨濛

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