在精密計(jì)時(shí)領(lǐng)域，一場(chǎng)靜默卻深刻的革命正在醞釀。德國國家計(jì)量研究所所長艾克哈德·佩克帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，與全球物理學(xué)家歷經(jīng)三十年攻關(guān)，正推動(dòng)計(jì)時(shí)器從原子鐘時(shí)代邁向核鐘時(shí)代。這項(xiàng)突破不僅關(guān)乎時(shí)間測(cè)量精度的飛躍，更可能揭開暗物質(zhì)本質(zhì)、檢驗(yàn)宇宙基本常數(shù)等科學(xué)謎題。

傳統(tǒng)原子鐘通過電子在原子軌道間的躍遷實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)，其誤差已壓縮至每310億年僅1秒。但電子受電磁場(chǎng)干擾的特性，始終限制著精度提升。1996年，莫斯科國立大學(xué)物理學(xué)家尤金·特卡利亞提出顛覆性方案：利用原子核內(nèi)中子的穩(wěn)定振蕩替代電子躍遷。由于中子僅受強(qiáng)核力作用，且該力作用范圍極短，核鐘理論上可將誤差降至每3000億年1秒，精度提升近十倍。

實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想的核心在于找到合適的原子核。多數(shù)原子核的共振能量需求遠(yuǎn)超現(xiàn)有激光技術(shù)極限，唯有放射性元素釷-229成為例外。其獨(dú)特的能級(jí)結(jié)構(gòu)使激光驅(qū)動(dòng)成為可能，但具體躍遷能量仍需通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。美國加州大學(xué)洛杉磯分校的埃里克·哈德森團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用晶體嵌入技術(shù)，將數(shù)十億個(gè)釷-229原子集中增強(qiáng)信號(hào)，最終在2023年由歐洲核子研究中心將能隙不確定性大幅縮小。

2024年6月，中國科學(xué)家葉軍團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志公布突破性進(jìn)展：其研發(fā)的激光裝置成功激發(fā)釷-229核躍遷。盡管該裝置尚未達(dá)到持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，但已首次觀測(cè)到原子核形狀在躍遷過程中的1.8%變化，并驗(yàn)證了核躍遷頻率對(duì)精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的敏感性。這項(xiàng)成果被業(yè)界視為"核物理精密計(jì)量的曙光"，比利時(shí)天主教魯汶大學(xué)專家桑德羅·克萊默評(píng)價(jià)稱："此前從未有人能在實(shí)驗(yàn)中捕捉到這種微觀變化。"

核鐘的潛在價(jià)值遠(yuǎn)超計(jì)時(shí)領(lǐng)域。通過對(duì)比核鐘（受強(qiáng)核力支配）與原子鐘（受電磁力支配）的計(jì)時(shí)差異，科學(xué)家可探測(cè)基本物理常數(shù)是否隨時(shí)間變化。更引人注目的是暗物質(zhì)探測(cè)前景——占宇宙物質(zhì)80%以上的暗物質(zhì)雖僅通過引力相互作用，但理論模型預(yù)測(cè)超輕暗物質(zhì)可能通過強(qiáng)核力干擾核鐘運(yùn)行。若該現(xiàn)象被證實(shí)，將為暗物質(zhì)存在提供直接證據(jù)。

在應(yīng)用層面，核鐘展現(xiàn)出革命性優(yōu)勢(shì)。其不受電磁干擾的特性使其成為下一代GPS衛(wèi)星時(shí)鐘的理想選擇，中子排列的穩(wěn)定性更可實(shí)現(xiàn)前所未有的定位精度。哈德森指出，核鐘的便攜性與全溫度適應(yīng)性遠(yuǎn)超現(xiàn)有原子鐘。國際計(jì)量界甚至開始討論以中子振蕩重新定義"秒"的可能性，盡管這一變革需要漫長過程。

當(dāng)前制約核鐘普及的瓶頸在于原料稀缺。全球現(xiàn)存的高質(zhì)量釷-229僅40克，全部源自上世紀(jì)核武器計(jì)劃的副產(chǎn)品。但科學(xué)家指出，每次實(shí)驗(yàn)僅需0.17微克，現(xiàn)有儲(chǔ)備足夠制造2億臺(tái)核鐘。歐洲核子研究中心雖具備量產(chǎn)能力，但成本與效率仍是待解難題。隨著技術(shù)成熟，這場(chǎng)始于實(shí)驗(yàn)室的計(jì)時(shí)革命，終將重塑人類對(duì)時(shí)間與宇宙的認(rèn)知邊界。