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進入核子鐘原型問世！ 精確度有望超越現有技術
這張照片展示了核子鐘實驗設備的核心技術，圖中可以看到複雜的光學裝置，包括雷射與晶體結構。（圖擷取自美國天體物理聯合實驗室專頁）
〔編譯陳成良／綜合報導〕科學家近期取得了重大突破，成功製造出全球首個「核子鐘」（nuclear clock）的原型，這將開啟計時技術的新紀元。這一創舉是利用釷（thorium）原子核內的量子能階轉變來計時，儘管這只是核子鐘發展的初步階段，但未來的應用前景令人期待。
目前最精確的時鐘是「原子鐘」（atomic clock），其原理是透過雷射刺激原子中的電子能階轉換來計時。然而，核子鐘的運作更為複雜，因為它依賴的是原子核內能階的變化，這需要更高的能量，但也能帶來更高的穩定性和精確度。
澳洲科學新聞網站《Science Alert》4日報導，維也納科技大學的物理學家斯特魯姆（Thorsten Strumm）表示：「我們已經證明，釷元素可以用作超高精度的計時器。接下來的工作主要是技術開發，不再會有重大障礙。」
科學家選擇使用釷原子核進行計時，因為它在兩種能量狀態之間切換的過程非常穩定，這為核子鐘的精確計時提供了理論基礎。研究團隊首先製作了一個含有釷原子的小晶體，並使用真空紫外光激發晶體內的釷原子核，使其能階發生轉變。為了使這一過程能夠與現有的鍶原子鐘同步，科學家將紅外光轉換為紫外光，成功實現了兩者的同步。
儘管目前這個核子鐘原型的精確度尚未超越最好的原子鐘，但研究顯示，該技術的全面實現已近在咫尺。斯特魯姆解釋道：「我們預計，核子鐘在未來2到3年內就能超越現有的原子鐘。」
核子鐘的潛在應用廣泛而深遠，從提高全球定位系統（GPS）的精確度，到幫助科學家探測暗物質，甚至可能改寫我們對物理宇宙的理解。美國天體物理聯合實驗室（JILA）的專家俞俊（Jun Ye）強調，這項技術可能會為我們探索宇宙奧秘打開新的大門。
這項突破性研究已發表在著名科學期刊《自然》（Nature）上，並迅速引起了科學界的關注。核子鐘的出現不僅代表了計時技術的一次重大進步，也為我們理解時間和宇宙開闢了新的視角。
這張圖展示了科學家如何將釷晶體與鍶原子鐘結合，以創造出核子鐘的核心技術。圖中顯示了如何使用光轉換技術，將紅外光轉變為紫外光，並用來精確地激發釷原子核的能量變化。這是實現超高精度時間測量的關鍵一步。（圖擷取自美國天體物理聯合實驗室專頁）
