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钍-229核光钟闭环运行:用1.4微克核素造出毫米级晶体,锁定原子核跃迁
高精度频率锁定从电子能级拓展到原子核能级,固态核光钟的小型化路径第一次跑通完整技术链。
148纳米连续波真空紫外激光仅用1.4微克钍-229生长毫米级晶体2026年10月7日在线发表于Nature与欧洲团队同期独立完成
传统原子钟锁的是原子电子能级跃迁,核光钟锁的是原子核内部的能级跃迁。原子核尺度远小于原子,受外界电磁扰动更小,理论上精度天花板更高。钍-229的特殊之处在于,它有一个能量约8.4电子伏特的低能核跃迁,对应148纳米真空紫外波长,可以用激光直接激发。 长期卡住这个方向的是两件事:没有满足精密操控要求的连续波真空紫外激光,以及高质量掺钍晶体难以制备。清华大学丁世谦团队用自主研制的148纳米激光,联合国内机构突破放射性核素掺杂晶体生长,仅用1.4微克钍-229就长出了毫米级氟化钙晶体。 最终实现的不是一次光谱测量,而是从核跃迁吸收信号到激光频率反馈控制的完整闭环。这项成果与欧洲团队的同期工作一起,标志着钍-229核光钟的成功研制。固态核光钟兼具高精度潜力和小型化优势,精密导航和复杂环境计时的技术路径因此多了一个选项。