W laboratorium Uniwersytetu Tsinghua w Pekinie działa już zegar jądrowy. Jego wzorcem jest przejście energetyczne w jądrze toru-229 umieszczonego w krysztale. Chiński zespół opisał wyniki 7 października w „Nature”, równolegle z niezależnymi badaniami naukowców z Wiednia.

Tor-229 jest trudno dostępny. Przygotowując kryształ fluorku wapnia, naukowcy z Pekinu i współpracujących z nimi instytutów w Szanghaju wykorzystali roztwór zawierający zaledwie 1,4 mikrograma tego izotopu.

Zespół kierowany przez fizyka Dinga Shiqiana opracował źródło ciągłego promieniowania ultrafioletowego o długości fali 148,4 nanometra i mocy około 10 mikrowatów. Światło pobudza jądra toru, a aparatura odczytuje sygnał pochłaniania w krysztale. Na tej podstawie na bieżąco dostraja częstotliwość lasera do wybranego przejścia energetycznego.

Fragment eksperymentalnego zegara jądrowego z toru-229 na stanowisku Uniwersytetu Tsinghua
Fragment eksperymentalnego zegara jądrowego opracowanego w Tsinghua.

Ding rozpoczął prace nad zegarem po dołączeniu do Tsinghua pod koniec 2021 roku. Źródło laserowe jego zespół opisał w osobnej publikacji w lutym 2026 roku. „Wcześniej używano laserów impulsowych, ale my jako pierwsi opracowaliśmy laser o emisji ciągłej” — mówił Ding Shiqian, odnosząc się do prac nad laserem o długości fali 148 nanometrów.

W zegarach atomowych częstotliwość wyznaczają przejścia elektronów między poziomami energii. W urządzeniu z Pekinu punktem odniesienia jest jądro, mniej podatne na niektóre zakłócenia elektromagnetyczne. Obecne konstrukcje jądrowe nie dorównują jeszcze precyzją najlepszym zegarom atomowym.

Badacze sprawdzili też powtarzalność pomiarów. Pomiary wykonane na dwóch niezależnie przygotowanych kryształach dały zgodne wyniki na poziomie 10⁻¹³.

Podobny zegar powstał w Wiedniu

Pierwsze doniesienia o urządzeniach z Pekinu i Wiednia pojawiły się już w czerwcu 2026 roku, gdy naukowcy udostępnili preprinty swoich prac. Artykuły opublikowane 7 października w „Nature” przedstawiają oba eksperymenty w recenzowanej formie.

Zespół z Wiednia zbudował własny zegar oparty na torze-229. Naukowcy porównali go z optycznym zegarem wykorzystującym pojedynczy jon iterbu. Pomiary wykorzystali również do sprawdzenia przewidywań niektórych modeli ultralekkiej ciemnej materii. Szczegóły opisali w osobnej publikacji w „Nature”.

Zespół Tsinghua pracuje teraz nad zwiększeniem dokładności i stabilności układu oraz zmniejszeniem jego rozmiarów. Naukowcy przygotowują także wariant zegara wykorzystujący pułapkę jonową.

Źródła: Uniwersytet Tsinghua, Nature.