我科学家实现核光钟运行

记者从清华大学获悉，该校物理系丁世谦团队近日利用自主研制的148纳米连续波真空紫外激光，以及与合作团队共同研制的掺钍-229氟化钙晶体，实现钍-229核跃迁吸收光谱测量，并将激光频率稳定锁定至核跃迁，实现核光钟运行。该工作与欧洲团队同期完成，在国际上率先实现钍-229核光钟运行。相关成果于近日发表。

核光钟被视为继原子微波钟和原子光钟之后的新一代时间频率标准，是当前量子精密测量领域国际竞争的重要前沿。此前，学界利用脉冲激光实现钍-229核跃迁的直接激发和测量，其跃迁能量约为8.4电子伏特，对应148纳米的真空紫外波长。但缺乏这个波长的连续波激光是制约核光钟研制的核心瓶颈。丁世谦团队在国际上首次研制出148纳米连续波真空紫外激光，解决了精确驱动钍-229核跃迁的核心光源难题。同时，在钍-229极其稀缺的制约条件下，多方协同攻关，开展微量钍-229掺杂小体积晶体研制，使用仅有的1.4微克钍-229一次性成功生长出毫米尺度的高质量掺钍氟化钙晶体，单次生长所用核素仅约为同期欧洲团队的二百分之一。

依托微量钍-229掺杂氟化钙晶体，并凭借此前开发的148纳米连续波激光的性能优势，我国团队实现的核光钟秒级稳定度优于同期欧洲团队接近一个数量级，以极少的战略核素资源实现了国际领先的核光钟性能。

核光钟的研制成功，被认为是本世纪以来量子精密测量领域最重要的突破之一。该成果有望为卫星导航、深空探测、国防安全等场景中的高精度时间频率需求提供新的技术选择，并可为检验基本物理规律提供新的精密探测平台。