通过测量钍-229原子核的压缩与舒张，维也纳和北京的两个团队造出新型时钟，未来精度或超原子钟。在维也纳工业大学（TU Wien），一人调整含钍晶体真空腔后的激光，这是周三公布的两座钍核钟之一，另一座在北京。计时无非数滴答，无论祖父钟摆还是原子钟电子振荡，原理相同。两独立团队现已在维也纳和北京同时建成核钟。

通过测量钍-229原子核的挤压与回弹，两个团队造出了新型时钟，未来或有朝一日超越原子钟精度。

计时就是数滴答。无论是老爷钟摆的摆动，还是原子钟电子的快速振荡，原理都一样。

维也纳和北京的两个独立团队现已同时建成首批核钟，通过计数钍（一种重放射性元素）原子核的挤压与回弹来计时。

这些核钟极精确，大约每几百万年才会误差一秒。研究结果周三发表于《自然》期刊。

出版前评审的专家称赞其为重大突破和核钟新兴领域的里程碑。加州大学洛杉矶分校物理学家Eric Hudson（也研究核钟但未参与）说该领域“正以惊人速度发展”。

首批核钟不会立刻取代全球原子钟网络（我们依赖其稳定滴答用于GPS和秒的定义），也没拿下最精确计时器记录；最佳原子钟可靠性约高一万倍，需超千亿年才丢一秒。

但核钟相比现有原子钟有一系列潜在优势。将来可能比顶尖原子钟更可靠，且可更便携。它们甚至能搜寻某些暗物质——那种不可见物质占宇宙物质83%。若有暗物质粒子穿过钍核，会在核钟稳定滴答中显为晃动。汉诺威Leibniz University Hannover理论粒子物理学家Elina Fuchs（未参与）说，这提供了窥探暗物质对核影响的“新窗口”。

核钟工作原理：向原子核发射激光，计数核在两种称为同核异构体的构型间切换的速率。TU Wien物理学家、维也纳团队负责人Thorsten Schumm说，过程中核像橄榄球被挤成梨形又弹回。

原子核通常需大量能量才能挤压，钍-229同位素例外。

2003年研究者意识到应寻找钍-229共振频率。如同歌剧歌手以准确频率震响酒杯，科学家可用该频率激光使核在挤压与非挤压态间振动，计数快速振荡即成钟。经二十年搜寻，多个团队确定其共振波长为148纳米，属紫外光谱。

此后全球团队竞造可用钟，但困难如钍-229稀缺：极罕见，仅能从武器级铀衰变获取。还有更棘手问题：无人曾造出148纳米波长所需激光。

研究者找规避法。北京团队仅1微克钍-229烤入氟化钙晶体，为此开发用加热镉气产生强148纳米激光。维也纳团队缺强激光但获富钍晶体。

钟最后一要素是反馈环。类似摆钟需上弦，激光频率会漂移。北京与维也纳团队设计装置测量校正激光——稳定钟摆。

然后计数。两团队射激光入掺钍晶体，测核快速振荡：橄榄球、梨、橄榄球、梨。两法性能相似。维也纳钟每几百万年丢一秒；北京钟稍好：若从6500万年前小行星灭绝非鸟恐龙时跑到现在，仅丢约两秒。

追逐核钟的研究者乐观认为初版将飞跃改进，更好晶体与更强激光登场。

清华物理学家、北京团队负责人Shiqian Ding说：“仍有很大改进空间，现在只是领域开端。”

这场讨论的重心并不在核钟本身的新闻价值，而在补链与科普：多数人忙着找 Nature 原文和各种免付费墙镜像，技术层面的分歧则落在「几千万年误差两秒」这种指标究竟如何自证，以及核钟相对原子钟赢在哪里。

更值得看的是 Nature 原文和绕开付费墙的镜像

• 纽约时报的报道没给出论文链接，社区第一时间补上原始期刊文章，随后多人贴出存档页和无付费墙版本，方便直接读一手材料。（较多人） > 纽约时报连原文都懒得链，论文在这里。（@dgacmu）

真正的优势在于把频率参考锁定到原子核

• 常规原子钟探测的是外层电子，对杂散电磁噪声敏感；直接锁定原子核才是消除环境漂移的根本办法，这也是核钟被看好的理由。（少数人） > 标准原子钟探的是外层电子，容易被杂散电磁噪声带偏；锁到原子核上，才算真正掐掉环境漂移。（@soltanov）

精度数字本身比造钟更难自证

• 「6500 万年漂移两秒」这类指标，直觉上比造出钟更难测量：总得有个更完美的基准钟才能做参照，所以背后应该有相当巧妙的交叉验证方法。（少数人） > 天真地想，要测出这个精度，似乎比造钟还难；难道不需要一个完美的钟当基准？这里面一定有什么很聪明的做法。（@pclowes）

有价值的补充

• 钍在宇宙中可能主要产自中子星或超新星，算是银河系里最稀有的元素之一；但在球上并不稀奇，地壳丰度约为铀的三倍，也因此和氡一起成为天然本底辐射的主要来源。
• 钍当年还被当成牙膏的营销卖点，Doramad 放射性牙膏就是这段历史的产物；社区顺手用它调侃核钟「总算是个比牙膏更好的用途」。