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世界上第一个核钟刚刚走动——它可以帮助探测物理的第五种基本力
通过使用稀有的钍原子核作为计时器，物理学家展示了第一个可用的核时钟，这种装置可以带来更精确的时钟和寻找暗物质的新方法。
来源:LiveScience几十年来，物理学家一直在追求一个听起来几乎不可能的目标：建造一个利用原子核而不是绕原子核运行的电子来计时的时钟。
现在，研究人员已经展示了第一个正常运行的核钟——这一进步最终可能会带来更强大的计时设备以及超越标准模型寻找暗物质和物理学的新方法。
“在这个领域工作了 15 年多，用激光操纵原子核等非常‘疯狂’的想法变成了现实，这真是太美妙了，”维也纳科技大学量子计量学教授、研究团队成员托尔斯滕·舒姆 (Thorsten Schumm) 通过电子邮件告诉《生活科学》。
核钟与原子钟有何不同？
当今最精确的时钟是光学原子钟，它测量电子在原子内部不同能级之间跳跃的频率。这些时钟非常精确，在一亿年内误差不到一秒。
核钟的工作原理类似，但它使用原子核本身内部的跃迁，即原子核在能级之间跳跃。由于原子核位于原子内部深处，因此它受到电场或磁场等外部干扰的影响要小得多。根据舒姆的说法，核跃迁对环境噪声的敏感度比原子跃迁低 1,000 到 10,000 倍。
显示核钟工作原理的图表。
（图片来源：N. Hanacek/NIST）
根据希金斯的说法，这些优势加在一起可能使核钟的性能甚至超越当今最好的原子钟。
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为什么钍229很特别
核钟依赖于一种名为钍 229 的稀有同位素，其原子核包含异常低能的激发态，可以用紫外激光进行操纵。
“这是一条漫长的路，”希金斯说。
（图片来源：NASA）