我国科学家利用自主研制的148纳米连续波真空紫外激光以及掺钍-229氟化钙晶体,在国际上率先研制出核光钟并实现其稳定运行,将量子精密测量由电子跃迁拓展至原子核跃迁。这一突破性成果日前发表于国际权威期刊《自然》。
核光钟是利用激光精确驱动一种特殊放射性同位素“钍-229”实现其原子核内部的能级跃迁,并以这一核跃迁的频率作为基准的计时装置。据介绍,原子钟是利用原子内部的电子在特定能级间的跃迁作为频率基准,好像“听电子的节拍”,而核光钟则是把“钟摆”放进原子核内部,利用原子核不同能级间的跃迁来计量时间,相当于“听原子核内部的节拍”来计时。
科学家认为,由于原子核尺度远小于原子尺度,受外界电磁环境扰动影响更小,因而核光钟有望提供比传统原子钟更高精度、更实用的时间频率基准。为此,我国科学家历经4年多艰难攻关,最终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原子核内部能级跃迁的核心光源难题,与合作团队共同研制出微量钍-229掺杂氟化钙晶体,为核光钟研制奠定了核心技术基础。
在此基础上,团队又将激光频率稳定锁定至核跃迁,实现核光钟秒级稳定度优于同期欧洲团队接近一个数量级,性能国际领先。 市科协供稿


