科学家们正在接近有史以来最准确的时钟，他们正在使用钍

金属实验钍揭示了一种奇怪的怪癖，可以用于一种全新的原子钟，为比我们以前拥有的更精确的计时方法铺平道路。

目前，我们用来协调全球定位卫星的高精度时钟的基础是用适量的能量撞击电子，迫使其从轨道上跳跃并再次返回。

这种微小的量子飞跃需要非常精确的时间，可以被检测到并用作微小的钟摆 - 因此最实用的现代“原子钟”可能每隔几亿年就会慢一秒。

目前的努力诸如此类的团体美国国家标准与技术研究所尝试通过冷却和增加粒子密度来提高精度，但电子仍然可以时不时地被轻松推动。

大约15年前自那时起，德国联邦物理技术中心（PTB）的物理学家开始认真考虑利用原子核中的过渡态来测量时间的可能性。

原子核中粒子的密度（例如钍原子中的粒子）意味着它受到干扰的可能性要小得多，因此理论上可以以更高的可靠性保持节拍。

唯一的问题是，大多数原子需要强大的推动力才能使其原子核转变为足够兴奋的状态以“滴答作响”，因此需要 X 射线或伽马射线束来启动它们。

Thorium-229 的原子核因其能够在激发态形成异构体而脱颖而出，这种异构体在紫外光照射下会暂时保持稳定（称为“亚稳态”），这使其成为迄今为止基于钍229的光学原子钟的最佳候选者。原子核。

然而，由于所需的波长范围较窄，将理论转化为实用技术已被证明是一项挑战。

“正如时钟所期望的那样，跃迁的共振非常尖锐，只有当激光的频率与两种状态的能量差精确匹配时才能观察到，”物理学家埃克哈德·佩克说。

“因此，这个问题就像众所周知的大海捞针一样。”

为了寻找这根“针”，佩克和他的同事需要了解有关它所在的干草堆的一些信息。

研究小组与慕尼黑路德维希马克西米利安大学的研究人员合作，分析了铀原子衰变时处于激发态的钍229异构体的亚稳态形式。

通过用激光击中被捕获的原子并研究其移动电子产生的光谱，研究小组可以判断原子核上的电荷分布。

最终结果是更好地了解原子核，这将有助于减少将原子核从基态移动到激发态所需的频率范围，使其像时钟一样滴答作响。

目前尚不清楚钍基核钟的精确度如何，但它肯定会打开一扇窗，让我们了解一种全新的测量秒数的方法。

提高此类时钟的精度可以在我们寻找难以捉摸的身份方面发挥重要作用，可能只有在其质量扭曲时间时才能被检测到。

这是我们很高兴找到的一根针。

这项研究发表于自然。