维也纳和北京制造出首批可运行的核钟——Cyprus Mail
奥地利维也纳和中国北京的科研团队彼此独立地制造出了世界上首批两台可运行的核钟。这些设备基于钍-229同位素,该同位素被置于固态氟化钙晶体中,Cyprus Mail报道。
两种独立方法
两个团队在发表于《自然》杂志的科学论文中介绍了研究结果。协助领导北京团队的清华大学物理学家石谦·丁表示,研究人员采用不同的实验方法,同时获得了可运行的钍-229核钟。他认为,这表明该概念本身具有可靠性,并且不依赖于单一技术方案。
维也纳工业大学物理学家托斯滕·舒姆是奥地利团队的负责人之一。他表示,制造这种时钟近50年来一直是物理学家的目标。他所在的团队自2008年起一直致力于这项任务。
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新技术如何运作
核钟并不使用核裂变或核聚变作为能源。它们通过追踪强激光与原子核之间的相互作用来测量时间。在普通原子钟中,激光或微波会使电子在原子电子壳层的能级之间跃迁,例如铯或锶原子中的电子。新设备则追踪钍-229原子核内部质子和中子在能级之间的跃迁。
研究人员认为,由于原子核尺寸更小,这种方法有望提供更高的精度。与此同时,舒姆强调,核钟距离目标性能仍相去甚远。最先进的现代原子钟能够运行数十亿年,仅损失或增加一秒钟。
舒姆表示,这项技术可用于卫星导航、数据传输同步、大地测量和计量学。维也纳团队还在一项寻找暗物质的高精度物理实验中使用了其设备:未发现暗物质,但该时钟展示出了最佳原子钟的工作水平。