时间精度的极致追求

核子钟示意图

在古代，人们用漏刻、燃香、日晷等方法来计时。随着科技进步，逐渐出现了机械钟表、电子表等一系列计时工具。1957年，诺尔曼·拉姆齐发明的现代原子钟——铯原子钟，可确保走时2000万年不差一秒, 成为当时世界上最精确的计时器。

即便如此，人们对时间精度的极致追求也未停止。从第一台铯原子钟诞生之日起，人们就尝试利用各种原子研制新的原子钟。后来，陆续出现了高精度氢原子钟、汞原子钟、锶原子钟和铷原子钟等。

所谓原子钟，是利用原子内电子能量跃迁来进行计时的。电子在原子中只能存在于特定能级中，若让电子完成能级间跃迁，需使用一定频率的激光来照射原子，激发电子能量跃迁，并以电子在两个能级间跳跃时辐射出来的电磁波为基础，来控制和校准电子振荡器。由于原子自身结构稳定，产生周期运动的时间间隔非常小，进而可作为时间的衡量标准。

如今，世界相关领域的科学家又在计时领域取得了新突破：他们找到一种比原子钟更精确的时钟——核子钟，其精度是原子钟的10倍以上。构建的核子钟，正是利用核能级之间的能量跃迁来进行计时的。

2020年，科学家通过测算钍-229原子核产生的其他能量跃迁，推算出钍-229原子核跃迁的能量。与电子不同，原子核可有效抵抗零散电场或磁场的干扰。因此，核子钟在计时上比原子钟更稳定、更精确。

理论上讲，钍核子钟在上千亿年的时间周期内，误差不会超过一秒钟。但要制成核子钟，还需攻克一些技术难题，以激发原子核能量跃迁。幸运的是，研究人员发现，钍-229原子拥有两个能量水平十分接近的核能级，这两个能级之间的跃迁能量相当于一定范围内的紫外光，在此范围内用激光激发，有望触发这两个能级之间的能量跃迁。

相信在不久的将来，第一个核子钟会如期而至。