现有的原子钟通过测量铯等元素原子周围的电子的快速能量变化,非常精确地确定时间的流逝。然而,测量原子核中的能量变化有可能更加精确。这是因为与电子相比,原子核内的质子和中子质量很大,因此更稳定。这种更大的稳定性还可以使所谓的“核钟”比现有的原子钟更小、更便携、更坚固,从而使它们能够用于更多的应用。
2024年7月,由加州大学洛杉矶分校物理学家埃里克·哈德森(Eric Hudson)领导的研究小组成功地用激光提高了原子核的能量状态,这可能产生新的精密测量技术,其精度比当今最好的原子钟高出几个数量级。研究人员将钍原子嵌入高度透明的晶体中,并用激光轰击它,使钍的原子核像原子中的电子一样吸收和发射光子。
如果这样的核钟被创造出来,科学家们就有可能以足够的精度测量被称为基本常数的自然特性(例如精细结构常数,它量化了将原子结合在一起的力的强度),以确定它们是否在变化,从而改变对宇宙的基本理解。