钍-229核光学钟：开启时间测量新纪元 | Wallop

随着科学技术的飞速发展，人类对时间测量的精度追求从未停止。如今，原子钟以其卓越的精度成为时间测量的标准工具，但科学家们并未止步于此。一项基于钍-229核光学钟的研究，正在为计时领域带来革命性的突破，或将超越现有的原子钟技术，重塑人类对时间和宇宙的认知。

钍-229的特殊性在于，它是目前已知唯一一种核能级低到可以用激光直接操纵的核素。这一特性使得科学家能够精确操控其核量子态。由于原子核比原子小得多，且受外部环境影响较小，加上其量子态分离度高，钍-229核光学钟有望实现前所未有的计时精度。中国科学院精密测量科学技术创新研究院的童欣博士及其团队在《国家科学评论》上发表的文章中，详细探讨了这一技术的潜力与挑战。

钍-229的研究始于半个世纪前，科学家们首次确认了其低激发核态，为后续研究奠定了基础。近年来，实验研究取得了重要进展。2024年，维也纳工业大学、加州大学洛杉矶分校和实验室天体物理联合研究所的研究团队成功实现了钍-229核跃迁的直接激光激发，并通过掺杂晶体和薄膜等材料逐步提升了对核转变的理解和测量能力。

然而，这一技术的实现仍面临诸多挑战。固态环境中的核转变对温度变化极为敏感，钍-229同位素的稀缺、高功率窄线宽激光器的开发难度、对相互作用机制的不完全理解，以及缺乏闭环操作等问题，都是当前的主要障碍。尽管如此，克服这些挑战的意义重大。钍核钟的成功不仅将彻底改变计时技术，还将为基础物理研究开辟新领域，甚至可能引发光学时钟系统从依赖电子跃迁到核跃迁的范式转变。

钍-229核光学钟的研究，不仅是一项科学探索，更是人类对时间本质的深刻追问。它的成功或将为我们打开一扇通往宇宙基本定律的新窗口，引领时间测量的新纪元。