科学家在制作一种全新类型的时钟方面迈出了严重的一步一种根据原子核能量细小改动的时钟。原则上，核时钟乃至比现在世界上最好的计时器光学时钟更准确，而且对搅扰也不那么灵敏。
据《天然》报导，核时钟还可以让物理学家以新办法研讨天然的根本力气。德国莱布尼茨大学理论物理学家Elina Fuchs说：“咱们借此将可以勘探现在办法无法勘探到的暗物质和根底物理场景。”
奥地利维也纳理工大学和德国国家计量研讨所（PTB）协作取得了这项打破，触及运用紫外线激光促进放射性金属钍-229的原子核在能量状况之间切换，被原子核吸收和发射的光的频率就像时钟的滴答声相同。4月29日，相关成果在《物理谈论快报》上宣布。
“这是许多科学集体近半个世纪尽力的结晶。”美国得克萨斯农工大学物理学家Olga Kocharovskaya说。
光学时钟计时十分准确，大约每300亿年差错只要1秒。它们的滴答由可见光的频率所操控，该频率是使电子绕着一个原子（比方锶）在不同能态之间移动所需的。
但核时钟可以体现得更好。它运用更高能的跃迁，将原子核的质子和中子提升到更高的能态。这将运用略高频率的辐射，意味着时刻能被分割得更精密以创立更准确的时钟。更重要的是，核时钟将比光学时钟安稳得多，由于原子核中的粒子对外部场或温度的灵敏性不如电子。
但事实证明，找到一种具有适宜原子核的资料是困难的，大多数原子核的能量跃迁往往是巨大的。20世纪70年代，物理学家发现钍-229是反常的，它的第一个能态十分挨近其最低基态。2003年，物理学家提出运用钍-229作为超安稳时钟的根底，但他们要找到跃迁的准确能量及其相应的激光频率，而这是无法用理论准确猜测的。从那时起，试验学家运用了一系列办法来缩小数据规模。
研讨人员将放射性钍原子放入几毫米宽的氟化钙晶体中，并用特制的激光扫描预期区域，终究达到了正确频率大约2拍赫兹（每秒1015次振动），他们经过调查原子核回到较低能态时发射的光子勘探到这一频率。
论文作者之一、奥地利维也纳科技大学原子物理学家Thorsten Schumm回忆说，他清楚地记住，在随即举行的评论会上，他在自己的试验记录本上用大红字写下“发现了”。
Schumm团队准确定位了频率，其分辨率比下一次最佳测验高出800倍。论文作者之一、PTB物理学家Ekkehard Peik说，美国加利福尼亚大学大学洛杉矶分校的一个研讨团队以不同晶体、相同频率重现了这一成果。他以为，这是“一个十分好的承认”。
Peik说，为了把这个体系变成一个真实的时钟，物理学家需求显着下降激光的分辨率，这样它才能以简直完全正确的频率影响原子核，然后可靠地读取。
Kocharovskaya表明，制作这样的激光器“仍然是一个巨大的应战，但毫无疑问，它将在不久的将来完成”。
假如一切顺利，研讨团队表明，根据钍的核时钟终究或许比最好的光学时钟准确10倍左右。“正是对外部扰动的鲁棒性使其成为更好的时钟。”Schumm说。将原子核置于固体晶体中也有助于核时钟更紧凑便携。
物理学也或许因此在更深层次上获益。Fuchs说，核时钟对根本常数（如电磁力和强核力）改动的灵敏性是光学时钟的1万倍左右。这在某种程度上预示着研讨人能勘探到暗物质的方法。物理学家以为暗物质是一种不行见的物质，占世界物质的85%，而且猜测它会使这些力的强度发生细小改动。
Fuchs说：“或许有十分轻的暗物质在摇摆，这或许会使这些根本常数摇摆。”她说，核时钟或许可以检测到这种摇摆，由于它们改动的能量由这些力决议的，而强度的任何改动都会以可测量的办法改动时钟的滴答声。