記者從清華大學獲悉，該校物理系丁世謙團隊近日利用自主研製的148納米連續波真空紫外鐳射，以及與合作團隊共同研製的摻釷-229氟化鈣晶體，實現釷-229核躍遷吸收光譜測量，並將鐳射頻率穩定鎖定至核躍遷，實現核光鐘運行。該工作與歐洲團隊同期完成，在國際上率先實現釷-229核光鐘運行。相關成果於近日發表。
　　
核光鐘被視為繼原子微波鐘和原子光鐘之後的新一代時間頻率標準，是當前量子精密測量領域國際競爭的重要前沿。此前，學界利用脈衝鐳射實現釷-229核躍遷的直接激發和測量，其躍遷能量約為8.4電子伏特，對應148納米的真空紫外波長。但缺乏這個波長的連續波鐳射是制約核光鐘研製的核心瓶頸。丁世謙團隊在國際上首次研製出148納米連續波真空紫外鐳射，解決了精確驅動釷-229核躍遷的核心光源難題。同時，在釷-229極其稀缺的制約條件下，多方協同攻關，開展微量釷-229摻雜小體積晶體研製，使用僅有的1.4微克釷-229一次性成功生長出毫米尺度的高質量摻釷氟化鈣晶體，單次生長所用核素僅約為同期歐洲團隊的二百分之一。
　　
依託微量釷-229摻雜氟化鈣晶體，並憑藉此前開發的148納米連續波鐳射的性能優勢，中國團隊實現的核光鐘秒級穩定度優於同期歐洲團隊接近一個數量級，以極少的戰略核素資源實現了國際領先的核光鐘性能。
　　
核光鐘的研製成功，被認為是本世紀以來量子精密測量領域最重要的突破之一。該成果有望為衛星導航、深空探測、國防安全等場景中的高精度時間頻率需求提供新的技術選擇，並可為檢驗基本物理規律提供新的精密探測平臺。 

來源：光明日報