封面新闻记者 张馨心开云体育(中国)官方网站

近日，民众知名科学期刊《当然》杂志公布2024年度鼓动科学发展的十大东谈主物榜单。其中，德国国度计量磋磨所物理学家埃克哈德·佩克（Ekkehard Peik）因鼓动核时钟的发展而入选。

德国国度计量磋磨所物理学家埃克哈德·佩克。受访者供图

时辰测量有着悠久的改进历史：从不雅察月相到钟摆，再到石英飘浮器的发明……

现时，民众计时圭臬是一种基于铯原子微波频率跃迁的原子钟。跟着佩克见效激励基于原子核内渺小能量跃迁的时钟，咱们比以往任何时候皆更接近于见证一种新式计时器：核时钟。

核时钟的责任旨趣是什么？有哪些上风？是否存在危急？封面新闻独家专访德国国度计量磋磨所的物理学家埃克哈德·佩克。

为什么要开发核时钟？

封面新闻：现时宇宙开始进的计时器具——原子钟依然饱和精确。为什么还竭力于于开发核时钟呢？

佩克：原子钟的参考频率来源于原子电子壳层内的共振历程。当原子的外层电子发生再行摆设时，这一历程的频率界说了时钟“滴答”的速度。比如铯原子钟参考频率约为9.2吉赫兹，只需要指定使用铯原子以及它的频率，那么宇宙上任何使用铯的东谈主皆不错招引出一个有计划频率的时钟，这是一个饱和浅易的决议。

核时钟是这个想法的蔓延，它将参考频率由电子壳层的跃迁震荡到原子核里面的跃迁。原子核里面的电荷比电子更概述地聚积在沿途。因此外部的扰动，比如碰撞、磁场和电场，对核里面跃迁历程的影响较小。核时钟不错更容易地幸免外部影响，这使得它愈加结识。

封面新闻：它会比原子钟精确若干？

佩克：现时很难瞻望核时钟将比原子钟精确若干。因为跟着时辰的推移，原子钟依然取得广大跳动，当今它们比20年前要精确得多，但使用核跃迁依然具有彰着的上风。在我看来，精度至少不错提高10倍。

不外更进攻的问题并不是精度自身，而是核时钟是一种不同类型的时钟，它基于核历程。我以为，在异日一个进攻的磋磨观点便是比拟核时钟与原子钟的互异，比如测试两种时钟在特定要求下（如广义相对论要求下）的阐述是否有计划。这将是个值得磋磨的鸿沟，而不单是是为了鼓动时钟精度的进步。

为何20多年才取得实质性进展？

封面新闻：早在2001年，您就产生了建造核时钟的想法。为什么经过20多年才取得实质性进展？

佩克：我和共事克里斯蒂安·塔姆（Christian Tamm）在2001年就产生了建造一种全新时钟的想法，这个想法源于一篇核物理的磋磨文件。磋磨标明，钍-229有一个独特顽劣量的跃迁。咱们精通到这个跃迁的频率落在咱们不错用激光来激励的范围内，何况咱们实验室那时依然有了可用的激光时刻，咱们预料不错用它来制造时钟，甚而在几个月内就能完成这一磋磨。

但达成这一方针远比预见要贵重得多，主要原因是那时文件中跃迁的频率信息不够精确，使得咱们无法准确找到跃迁的位置。这并不是那时论文作家的职守，而是因为在核物理实验中，赢得这些信息自身就独特贵重。

基于那时的贵寓，咱们相识到应该用蓝色光源来激励核，但实验莫得见效。跟着时辰推移，咱们发现这个跃迁并不应该在蓝色区域，而应该在真空紫外线区域，这种光在空气中简直无法传播，制造这种激光系统也愈加贵重。

此外，制备钍原子核亦然一个挑战，需要考订和优化晶体坐褥历程来达成。种种问题重叠在沿途，让这个历程变得贵重。这亦然为什么直到二十多年后，咱们才初次见效驱动了这一跃迁。

封面新闻：是什么撑抓您坚抓下去？

佩克：阅历过大皆次失败，我偶然也会感到颓落。但我从高中起就对物理学独特感风趣。我既可爱念念考一些物理方面的基础问题，又可爱在实验室进行一些不错施行操作的技俩，我所作念的磋磨恰巧是两者的聚积。尤其情理情理的是，这是一个跨学科的挑战，我需要学习原子物理学、核物理学、固体物理学和激光时刻，并将它们交融领略。

同期，德国国度计量磋磨长处期支抓了这个技俩，我有独特专科的共事和勤苦的学生，这皆让我的坚抓变得更容易。

是否依然十足建造了核时钟？

封面新闻：当您看到核时钟第一次“滴答”作响时，您的感受是什么？我是否不错领略为这只是意味着核时钟的构想变成可能，但并不虞味着您依然十足建造了核时钟？

佩克：那是2023年11月的一个下昼，那时我不在实验室，去外面进入会议。当我总结时，共事和学生们皆显得独特清脆，他们告诉我核时钟第一次发出“滴答”声。咱们在顷然的应允后，赶紧归附千里着安谧，先对这个音讯进行了“守密”。在随后的一个月，咱们反复查验实验室的总计要求，阐发看到的是灵验信号。在摒除了东谈主为纷扰身分后，咱们无疑诟谇常欢笑的。

封面新闻：我是否不错领略为这只是意味着核时钟的构想变成可能，但并不虞味着您依然十足建造了核时钟？

佩克：你所态状的时钟的“滴答”声施行上是初次激光激励的适度，是以这并不是核时钟建变见效的象征。由于现时依然存在好多时刻上的挑战，比如在发展激光系统上，咱们需要进步遵守、消弱线宽、并保证其结识开动，咱们很难瞻望建造真是的核时钟还需要若干年。但这一效果给了咱们以及宇宙其他干系磋磨团队但愿和信心。我信托，近几年核时钟的干系磋磨将加快进行。

这项时刻饱和安全吗？

封面新闻：对好多东谈主来说，“核”这个词让东谈主梦预料潜在危急。您在磋磨中有施行的风险吗，如故这项时刻是饱和安全的？

佩克：咱们的磋磨简直莫得风险。为什么核时刻时时被以为有风险呢？这是因为某些核历程可能会开释出高能量。即使是单个原子的衰变，也能开释出广大能量。关联词，咱们所磋磨的核，其能量独特低。从这个角度来看，它与咱们在化学历程中常见的原子或分子并莫得骨子分散。

钍-229同位素自身是有辐射性的，它会发生α衰变，半衰期约为8000年，这意味着它并不是当然丰采很高的同位素，必须通过核反映堆坐褥，并从中索要出来。咱们只需要使用微克级别的量进行核时钟实验，与此干系的能量开释简直不错忽略不计。

封面新闻：您被《当然》杂志评为2024年年度十大东谈主物之一。对此有何感受？您能给年青磋磨东谈主员一些忽视吗？

佩克：得知这个音讯独特欢笑，因为这是一个独特高的荣誉。不仅对我，亦然对总计这个词团队的招供。咱们团队中有好多优秀的科学家，咱们共同勤苦，才取得了今天的收获。这个荣誉确定了咱们在这个全新鸿沟所作念出的始创性责任。我但愿大约从此次阅历中学到更多，并络续在这个鸿沟中络续探索和跳动。同期，我驯服异日会有更多的磋磨者加入这个鸿沟。

我以为好的磋磨时常源于东谈主们随从我方的趣味心，并在此基础上不停勤苦。是以，我忽视年青的磋磨东谈主员发现我方的风趣开云体育(中国)官方网站，去寻找新的想法和有长进的鸿沟，并任重道远地追求它。