把“一秒”定义到原子核，分几步？丨对话丁世谦

“时间，是目前人类测得最准的物理量。” 2026年10月末，在2026世界顶尖科学家论坛现场，丁世谦向南方周末研究员介绍。

这位清华大学物理系副教授、北京量子信息科学研究院兼聘研究员，研究领域横跨原子物理、光学与核物理，聚焦核跃迁的激光直接探测与调控、核光钟以及基础物理的精密检验，并刚刚获得世界顶尖科学家论坛首届“青年科学家奖”，是六位获奖者之一。

作为目前人类定义时间的最小单位，一秒，到底是什么？

1967年以来，国际计量大会用铯元素在自然界中唯一存在稳定同位素铯-133的原子来定义时间单位“秒”，铯-133原子基态两个超精细能级之间跃迁辐射的频率是固定的，它们每震荡91.92631770亿次，就是一秒。

丁世谦和他的团队，想让这一秒再准一点，用原子核来计时。他们从原子外围的电子沉进原子核里，做出“核光钟”。相比传统原子钟，原子核更小、更稳、更不怕外界干扰，理论上能把时间测得更稳更准——导航、引力波探测、基础物理常数测量，都可能因此重写。

他们使用了钍-229，一种极为稀缺的放射性同位素，也是目前已知唯一可通过激光直接操控核跃迁的同位素，对应波长148纳米，属于真空紫外光。

1976年，物理学家在钍-229的衰变谱里发现一个反常低能级，可能由激光触发低能核跃迁；此后半个世纪，从德国二十多年前提出的“核光钟”设想，到2024年在固态晶体中首次激发核跃迁、叶军团队精确测定频率，再到148纳米连续波激光问世，核光钟一直卡在“看得见与还没跑起来”之间。

2026年10月7日，《自然》（Nature）同时刊发两项独立成果，补齐了最后一块拼图。丁世谦团队与另外一支欧洲团队分别把激光主动锁定到钍-229核共振上，人类首次实现核光钟闭环运行。

丁世谦团队在国际上首次研制出148纳米连续波真空紫外激光，联合上海硅酸盐所苏良碧团队长出无气泡掺钍-229氟化钙晶体，并开发核跃迁吸收光谱技术从噪声里快速拽出微弱核信号——团队仅用1.4微克钍-229（用量约为欧洲团队1/200），实现核光钟的稳定运行。

丁世谦介绍，“核光钟用原子核的跃迁作‘钟摆’，每秒大约2000万亿次。”

以下是南方周末研究员与