国外团队用一块四硼酸锶晶体,把296.8纳米紫外光变成148.4纳米真空紫外光。关键在连续波,功率约1.7纳瓦。这个波长,正对钍-229原子核的跃迁频率。核钟又近了一步。

原子钟看原子外层电子跃迁。核钟看原子核内部跃迁。原子核比电子云小得多,外界电磁干扰更难碰它。理论上,核钟更准、更稳。

钍-229的跃迁能量极刁钻,对应148.4纳米光。这属于真空紫外,难产生,更难做成连续波。找一把特别细、特别稳的钥匙,才能打开这把锁。

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输出只有1.7纳瓦,小得可怜。但它是连续波,还是在独立生长晶体上实现。团队还测了光束位置、入射角、偏振、晶体温度对信号的影响。后来者拿到一张操作地图。

核钟是全球科技竞争前沿。欧洲走得靠前,已用掺钍氟化钙晶体做核钟运行演示,把连续波真空紫外激光稳定到核共振上。美国NIST在推进,日本在真空紫外光源上有长期积累。

中国在原子钟、光钟上已进世界第一梯队。中科院精密测量院、中国计量院做出世界一流光钟,锶光钟、镱光钟的稳定度和不确定度都很高。北斗星载铷钟、氢钟,自主可控。

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核钟是下一步。中国有团队盯钍-229核钟和真空紫外光源,但在四硼酸锶这条具体路线上,公开成果还不多。差距有,方向明确。

更关键,中国在晶体生长和激光技术上有深厚积累。四硼酸锶晶体,中国有很强生长能力;真空紫外激光,中国有同步辐射装置和自由电子激光经验。把两者合起来,需要时间和持续投入。

核钟不只是更准的钟。它能检验基本物理常数是否恒定,还能用来找暗物质。如果走出实验室,对基础物理的意义,可能比GPS对日常生活的影响还大。

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