封面新闻记者 张馨心

近日，内行著明科学期刊《当然》杂志公布2024年度激动科学发展的十大东说念主物榜单。其中，德国国度计量盘问所物理学家埃克哈德·佩克（Ekkehard Peik）因激动核时钟的发展而入选。

德国国度计量盘问所物理学家埃克哈德·佩克。受访者供图

时候测量有着悠久的翻新历史：从不雅察月相到钟摆，再到石英轰动器的发明……

目下，内行计时规范是一种基于铯原子微波频率跃迁的原子钟。跟着佩克告捷激勉基于原子核内细小能量跃迁的时钟，咱们比以往任何时候齐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？是否存在危机？封面新闻独家专访德国国度计量盘问所的物理学家埃克哈德·佩克。

为什么要拓荒核时钟？

封面新闻：目下天下开首进的计时器具——原子钟如故富饶精确。为什么还死力于拓荒核时钟呢？

佩克：原子钟的参考频率来源于原子电子壳层内的共振流程。当原子的外层电子发生再行成列时，这一流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，那么天下上任何使用铯的东说念主齐不错成就出一个磋商频率的时钟，这是一个富饶便捷的决策。

核时钟是这个成见的蔓延，它将参考频率由电子壳层的跃迁改革到原子核里面的跃迁。原子核里面的电荷比电子更精炼地蚁合在通盘。因此外部的扰动，比如碰撞、磁场和电场，对核里面跃迁流程的影响较小。核时钟不错更容易地幸免外部影响，这使得它愈加安靖。

封面新闻：它会比原子钟精确些许？

佩克：目下很难揣测核时钟将比原子钟精确些许。因为跟着时候的推移，原子钟如故取得强大跨越，目下它们比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。

不外更进犯的问题并不是精度自己，而是核时钟是一种不同类型的时钟，它基于核流程。我合计，在改日一个进犯的盘问地点即是比拟核时钟与原子钟的互异，比如测试两种时钟在特定条目下（如广义相对论条目下）的进展是否磋商。这将是个值得盘问的范围，而不单是是为了激动时钟精度的莳植。

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成见。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成见，这个成见源于一篇核物理的盘问文件。盘问标明，钍-229有一个额外古板量的跃迁。咱们慎重到这个跃迁的频率落在咱们不错用激光来激勉的范围内，并且咱们实验室那时如故有了可用的激光技能，咱们猜测不错用它来制造时钟，甚而在几个月内就能完成这一盘问。

但达成这一筹算远比意想要繁重得多，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，取得这些信息自己就额外繁重。

基于那时的贵府，咱们意志到应该用蓝色光源来激勉核，但实验莫得告捷。跟着时候推移，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，这种光在空气中险些无法传播，制造这种激光系统也愈加繁重。

此外，制备钍原子核亦然一个挑战，需要转换和优化晶体分娩流程来达成。种种问题类似在通盘，让这个流程变得繁重。这亦然为什么直到二十多年后，咱们才初度告捷驱动了这一跃迁。

封面新闻：是什么撑握您坚握下去？

佩克：履历过多数次失败，我巧合也会感到颓败。但我从高中起就对物理学额外感意思意思。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履行操作的神色，我所作念的盘问适值是两者的蚁合。尤其风趣风趣的是，这是一个跨学科的挑战，我需要学习原子物理学、核物理学、固体物理学和激光技能，并将它们长入领略。

同期，德国国度计量盘问长处期支握了这个神色，我有额外专科的共事和发愤的学生，这齐让我的坚握变得更容易。

是否如故实足建造了核时钟？

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，但并不虞味着您如故实足建造了核时钟？

佩克：那是2023年11月的一个下昼，那时我不在实验室，去外面参预会议。当我转头时，共事和学生们齐显得额外豪放，他们告诉我核时钟第一次发出“滴答”声。咱们在顷刻的振作后，赶快规复沉默，先对这个音信进行了“粉饰”。在随后的一个月，咱们反复搜检实验室的所有这个词条目，说明看到的是有用信号。在摈弃了东说念主为搅扰身分后，咱们无疑口角常欢欣的。

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，但并不虞味着您如故实足建造了核时钟？

佩克：你所刻画的时钟的“滴答”声履行上是初度激光激勉的摒弃，是以这并不是核时钟建形告捷的标识。由于目下依然存在好多技能上的挑战，比如在发展激光系统上，咱们需要莳植遵循、减轻线宽、并保证其安靖启动，咱们很难揣测建造真确的核时钟还需要些许年。但这一恶果给了咱们以及天下其他关系盘问团队但愿和信心。我信托，近几年核时钟的关系盘问将加快进行。

这项技能富饶安全吗？

封面新闻：对好多东说念主来说，“核”这个词让东说念主办猜测潜在危机。您在盘问中有履行的风险吗，如故这项技能是富饶安全的？

佩克：咱们的盘问险些莫得风险。为什么核技能经常被合计有风险呢？这是因为某些核流程可能会开释出高能量。即使是单个原子的衰变，也能开释出强大能量。然而，咱们所盘问的核，其能量额外低。从这个角度来看，它与咱们在化学流程中常见的原子或分子并莫得实质差异。

钍-229同位素自己是有辐射性的，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，必须通过核反馈堆分娩，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，与此关系的能量开释险些不错忽略不计。

封面新闻：您被《当然》杂志评为2024年年度十大东说念主物之一。对此有何感受？您能给年青盘问东说念主员一些冷落吗？

佩克：得知这个音信额外欢欣，因为这是一个额外高的荣誉。不仅对我，亦然对整个团队的招供。咱们团队中有好多优秀的科学家，咱们共同发愤，才取得了今天的获利。这个荣誉详情了咱们在这个全新范围所作念出的始创性责任。我但愿梗概从此次履历中学到更多，并接续在这个范围中接续探索和跨越。同期，我投诚改日会有更多的盘问者加入这个范围。

我合计好的盘问经常源于东说念主们随从我方的意思意思心，并在此基础上不断发愤。是以，我冷落年青的盘问东说念主员发现我方的意思意思，去寻找新的成见和有出路的范围，并负重致远地追求它。