摘要：我们每天看时间、用导航，可能从没想过 ——“1 秒” 的定义要变了！自 1967 年起，秒一直靠铯原子的电子振荡来定义，但现在一种叫 “核钟” 的新计时器要推翻它。这东西理论上 3000 亿年才误差 1 秒，比现在最准的原子钟还准 10 倍，能帮人类找暗物质、

我们每天看时间、用导航，可能从没想过 ——“1 秒” 的定义要变了！自 1967 年起，秒一直靠铯原子的电子振荡来定义，但现在一种叫 “核钟” 的新计时器要推翻它。这东西理论上 3000 亿年才误差 1 秒，比现在最准的原子钟还准 10 倍，能帮人类找暗物质、升级 GPS，可它的 “核心零件” 钍 - 229，全球总共就 40 克，到底够不够用？

钍-229原子核激光可控跃迁的发现标志着“核时钟”即将到来

我们现在用的原子钟，已经够厉害的了 —— 误差约 310 亿年 1 秒，支撑着 GPS 导航、金融系统运转，甚至能验证爱因斯坦的相对论。但它有个天生的 “软肋”：靠电子计时。

电子在原子核外面绕圈，就像在热闹的街头骑车，容易被电场、磁场这些 “路人” 干扰，导致振荡频率偏移。比利时科学家克莱默就说：“为了让原子钟准，实验室得把磁场、电场都降到最低，天天跟这些干扰对着干。”

1996 年，俄罗斯科学家尤金・特卡利亚想出了个好办法：别用外层的电子了，改用原子核里的中子！中子只受 “强核力” 控制 —— 这种力超霸道，只在原子核内部起作用，一旦出了原子核，立马消失。就像在安静的书房里工作，完全不受外界打扰。

用中子计时的核钟，精度直接上了一个台阶：理论上每 3000 亿年才差 1 秒，比原子钟准 10 倍还多。但问题来了：要让中子振荡，得用激光 “刺激” 它，可大多数原子核需要的激光功率，人类根本造不出来 —— 除了钍 - 229。

钍 - 229 是个 “特例”：它需要的激光能量，虽然比原子钟高，但人类能造出来。可最大的难题是 —— 没人知道它的中子振荡需要多少能量，就像要开一把锁，却不知道钥匙的齿形。

这个数值没法靠计算得出，只能靠实验试错。从 2009 年开始，科学家们一点点缩小范围：美国团队先把能量区间砍窄，后来加州大学的哈德森想了个巧招 —— 把数十亿个钍 - 229 原子嵌进晶体，增强信号，终于测准了关键数据。

到 2023 年，欧洲核子研究中心（CERN）的团队进一步缩小了误差。2024 年 6 月，中国科学院外籍院士叶军的团队直接搞出了关键激光器，还把成果登上了《自然》封面，说这就是 “核钟”。

不过也有不同声音：德国科学家佩克（就是那个研究了 30 年核钟的 “钟表匠”）认为，这还不算真正的核钟 ——“时钟得能稳定跑很久，叶军团队的装置只跑了几个周期，还不够稳”。但不管怎样，大家都承认：核钟的时代真的要来了。

核钟这么难搞，到底有啥用？对普通人、对科学研究，它的价值都大了去了。

首先是找暗物质。这种占宇宙 80% 物质的 “隐形选手”，只靠引力和其他物质互动，很难探测。但科学家推测，超轻暗物质可能会干扰核钟（因为核钟靠强核力工作）—— 只要核钟测出微小的时间波动，说不定就能找到暗物质的痕迹。

其次是升级 GPS。现在的卫星导航靠原子钟，但原子钟在太空里容易受辐射、磁场干扰，精度会下降。核钟抗干扰能力强，还能在任何温度下工作，体积也可能更小 —— 以后我们用导航，说不定能精确到 “厘米级”，找停车场再也不会绕圈。

最根本的是，它可能重新定义 “秒”。从 1967 年到现在，秒靠铯原子电子振荡定义，以后说不定就换成钍 - 229 的中子振荡了。哈德森说：“虽然改标准要很久，但核钟早晚是主角。”

很多人担心：核钟的 “心脏” 是钍 - 229，可这东西太稀缺了 —— 它不能在自然界找到，现在全球的库存，还是上世纪 90 年代核武器计划的副产品，总共就 40 克。

但科学家说：别慌，这东西用量少到离谱！最近一次实验，只用了 0.17 微克（1 微克是 1 克的百万分之一）。换算一下，现在的 40 克钍 - 229，能供大约 2 亿台核钟使用 —— 不管是实验室研究，还是未来初期应用，都完全够了。

当然，长期来看，还是得解决量产问题。CERN 能造一点，但不是量产的地方。不过对现在来说，最大的难题已经不是 “不够用”，而是怎么把核钟做得更稳定、更实用。

可能短期内，我们不会直接感受到核钟的存在，但它会悄悄改变我们的生活：更准的导航、更可靠的金融时间同步，甚至未来探测宇宙奥秘的新发现，都可能源于它。

就像当初原子钟的出现，没人想到会彻底改变导航和通信 —— 核钟的潜力，现在才刚刚露出冰山一角。而那些为了 “让时间更准” 花了 30 年的科学家，其实是在帮我们更清晰地认识这个世界。

来源：永不落的红黑心