你敢想象吗?人类计时工具已经卷到原子核内部。近日清华大学团队传来重磅消息,国际上率先实现核光钟稳定运行,这项硬核成果登上《自然》杂志,直接在全球物理圈掀起波澜 。
很多人听过原子钟,咱们平时手机导航、卫星定位,背后全靠它撑场面。通俗来讲,传统原子钟相当于“听电子的节拍”计时,拿原子外层电子来回跳动当钟摆,精度已经高到吓人。但电子待在原子外层,很容易被磁场、温度干扰,顶尖原子钟大多只能待在实验室,很难搬去太空干活 。
而咱们这次的核光钟直接玩起“内部操作”,把计时的钟摆搬进原子核里面,听原子核的“心跳”来算时间。原子核个头极小,外界干扰很难影响到它,天生就自带抗干扰buff,理论上计时精度还能再上一个大台阶 。
想要搞定核光钟,可不是动动嘴那么简单。全世界科学家盯着这个方向研究二十多年,欧美多国都投入大量资源,却卡在两大难关。一是缺少特定的紫外激光,二是合适的钍‑229晶体材料。清华大学丁世谦团队埋头攻坚四年多,自主研发出148纳米真空紫外激光,又搞定掺钍‑229氟化钙晶体,啃下这两块硬骨头,成功把激光频率锁定原子核跃迁,实现稳定运行,性能比同期欧洲团队还要高出接近一个数量级,技术路线完完全全自主可控 。
不少朋友会问,计时算得这么准,对普通人有啥用?它可不是实验室里仅供观赏的玩具。固态核光钟具备小型化潜力,如果未来工程落地,北斗导航定位精度还能再提升,深空探测器在亿万公里之外,轨道测算也会更加精准,减少信号来回传输带来的误差,给登月、火星探测保驾护航 。
除此之外,它还是个超级“物理探测器”。科学家可以借助核光钟,检验很多基础物理猜想,去窥探宇宙更深层的秘密。