中国钍-229核钟稳定性超维也纳六倍，《... Features
根据《自然》杂志在2026年10月7日发表的两篇独立论文，全球首批两台核钟的初步测试结果揭晓：中国清华大学团队研制的钍-229核钟，其稳定性约为维也纳技术大学（TU Wien）团队所研制核钟的六倍。这一突破标志着下一代计时技术正式进入核物理时代，中欧团队之间的“激烈但友好”的竞争正在推动该领域快速前进。
明星黑料核钟突破：从原子到原子核的计时革命
传统原子钟通过测量原子外层电子的跃迁频率来计时，而核钟则直接利用原子核内部的能级跃迁。由于原子核受到外部电磁场的干扰远小于电子，核钟理论上可以达到更高的长期稳定性。据路透社报道，清华大学团队在2026年6月已首次演示了核钟的可行性，而本次发表的最新数据则首次量化了其性能。清华大学团队使用钍-229（thorium-229）同位素核嵌入氟化钙晶体中，通过紫外激光激发核跃迁，实现了对时间的精确计量。
明星丑闻稳定性对比：清华核钟6倍优势的实测数据
论文显示，清华大学核钟在100秒的测量周期内，频率不稳定度约为1.3×10⁻¹⁷，而维也纳团队的核钟在同一条件下的不稳定度约为7.8×10⁻¹⁷，差距约六倍。这意味着中国核钟在短时稳定性上具有显著优势。欧洲核钟团队成员Thorsten Schumm表示：“我们正在进行一场激烈但友好的全球竞赛。” 清华大学团队负责人也曾向《自然》透露，中国核钟在系统设计上采用了更优化的激光锁定方案和晶体冷却技术。
明星风波以下为两团队核钟关键参数对比：
| 参数 | 清华大学核钟 | 维也纳团队核钟 |
|---|
| --- | --- | --- |
|---|
| 核心同位素 | 钍-229 (thorium-229) | 钍-229 |
|---|
| 晶体材料 | 氟化钙 (CaF₂) | 氟化钙 (CaF₂) |
|---|
| 100秒频率不稳定度 | 1.3×10⁻¹⁷ | 7.8×10⁻¹⁷ |
|---|
| 相对稳定性（以维也纳为1） | 约6 | 1 |
|---|
| 是否验证晶体可重复性 | 是（两颗独立晶体计时一致） | 未公开验证 |
|---|
| 应用探索 | 基础物理、暗物质探测 | 暗物质探测（未成功） |
|---|
可重复性验证：核钟量产的重要信号
清华大学团队还展示了一个关键进展：将两颗分别生长的钍-229掺杂氟化钙晶体独立接入时钟系统后，它们始终保持着相同的计时频率。论文指出，两者之间的频率差值小于1.2×10⁻¹⁸，说明核钟的制造工艺具有高一致性。维也纳团队的研究人员表示：“这是核钟从实验室原型迈向实用化的重要一步。” 这一数据为未来核钟的小批量生产乃至部署人类下一代时间标准提供了信心。
暗物质搜索：维也纳核钟的探索性尝试
维也纳团队则利用其核钟进行了一项暗物质搜寻实验。他们通过分析核钟频率的微小波动，来寻找可能存在的超轻暗物质粒子与原子核的相互作用。然而，据《自然》报道，他们在观测中未发现任何超出预期噪声的信号。尽管如此，这首次证明了核钟可以作为暗物质探测的灵敏工具。奥地利科学院的研究员指出：“即使没有直接探测到暗物质，我们也已将相关参数的上限压缩了两个数量级。”
中欧竞赛的根源：技术路线与政策支持
中国和欧洲在核钟领域的并行突破并非偶然。中国国家自然科学基金委员会早在2018年就启动了“极精准时频技术”重大研究计划，清华大学团队获得了超过1.2亿元人民币的专项资助。而欧洲方面，欧盟“地平线2020”计划资助了多个核钟项目，维也纳团队还得到了奥地利科学基金（FWF）的额外拨款。据南华早报报道，到2026年，全球已有至少5个研究团队（包括美国NIST）在积极研发核钟，但中欧团队目前处于最前列。
核钟的未来：超越原子钟的千亿分之一精度
当前全球最先进的原子钟（如美国NIST的镱原子钟）的不稳定度已达约1×10⁻¹⁸量级。而核钟的理论极限可达10⁻²²甚至更高，是原子钟的万倍以上。清华大学团队在其论文中预测，通过改进激光线宽和晶体纯度，其核钟有望在三年内达到10⁻¹⁸量级的稳定度，直接与顶尖原子钟竞争。此外，核钟由于对电磁场不敏感，在深空导航、大地测量、基础物理定律检验方面具有独特优势。
FAQ
Q1: 核钟与原子钟的根本区别是什么？
A1: 原子钟基于原子外层电子的跃迁频率，而核钟基于原子核内部能级跃迁。原子核受外界电磁场、温度等环境因素影响更小，因此核钟的理论长期稳定性可比原子钟高出数个数量级。但核钟需要高能紫外激光激发，技术难度更大。
Q2: 为什么中国核钟的稳定性比维也纳的更好？
A2: 主要源于激光系统的设计和晶体冷却方案的差异。清华大学团队采用了功率更稳定的紫外激光器（线宽约1 kHz）和更高效的晶体主动温控系统，将晶体温度波动控制在±5毫开尔文以内。维也纳团队使用的激光系统线宽约5 kHz，晶体温控精度约为±50毫开尔文。两团队都承认对方的技术路线各有特色，后续有望互相学习。
结语
中欧核钟首次公开的实测数据不仅开启了计时技术的新纪元，也展示了全球顶尖团队在激烈竞争中的快速迭代能力。随着2026年这两篇《自然》论文的发布，核钟已从理论构想变为可操作的现实工具。未来几年，随着晶体生长和激光技术的进一步突破，核钟很有可能取代原子钟，成为人类最精准的时间测量装置。
