科技日報北京8月21日電 （記者張佳欣）據(jù)日本理化學(xué)研究所（RIKEN）官網(wǎng)最新消息，該機構(gòu)量子計量實驗室的物理學(xué)家在使用激光設(shè)計核鐘方面取得突破：成功捕獲了釷-229離子，特別是帶有3個正電荷的釷-229離子，并使用激光精確測量了它們的衰變壽命。找到合適的元素并測量其核衰變壽命是研制核鐘的關(guān)鍵。

　　目前最先進的光學(xué)原子鐘計時極為精確，即使經(jīng)過宇宙年齡兩倍的時間，其誤差還不到1秒。但現(xiàn)在，許多研究人員正將目光投向下一代超精密計時器——核鐘。這種時鐘有望幫助人們揭示新的物理學(xué)現(xiàn)象，如暗物質(zhì)。

　　核鐘的精度要比光學(xué)原子鐘高10倍，這主要是因為原子核對外部電磁場和溫度波動的敏感度遠(yuǎn)低于電子。但激發(fā)原子核所需的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)激光的輸出。不過，釷-229原子核是個例外。它在原子核中是個“異類”，具有異常低的激發(fā)能量，甚至低到可通過真空紫外激光來激發(fā)。

　　捕獲三電荷釷-229離子是開發(fā)核鐘的有前景的方法。這種釷離子有一個優(yōu)勢，即可通過激光進行冷卻。它們在激光照射下會發(fā)出熒光，因此也很容易檢測到。但在將三電荷釷-229離子用于核鐘之前，需要準(zhǔn)確測量其原子核衰變壽命等關(guān)鍵參數(shù)。RIKEN量子計量實驗室研究人員通過從鈾中創(chuàng)建三電荷釷-229異構(gòu)體離子，并用激光探測它們，實現(xiàn)了這一目標(biāo)。

　　研究證明，新創(chuàng)建的離子捕獲系統(tǒng)可捕獲由鈾產(chǎn)生的三電荷釷-229離子。最終測得的釷-229離子的衰變壽命約為1400秒，處于合適范圍內(nèi)。研究人員表示，如果壽命太長，就無法測量；如果壽命太短，就無法利用這些離子來制造高精度核鐘。1400秒對于核鐘應(yīng)用來說是非常理想的壽命。

　　目前，研究人員正將焦點轉(zhuǎn)向開發(fā)一種可用于實現(xiàn)核鐘的新型激光。