2026年7月22日——开发基于钍-229的紧凑型“核钟”，进而探索一种全新类型的超精确时间和频率参考系统：一个新的欧洲研究联盟已通过QuantERA 2025年度项目征集获得了这一项目的资助。由马克斯·普朗克光科学研究所的Pascal Del'Haye领导的团队，是该名为ResonaTHOR（基于谐振腔的核光学频率参考）项目的核心组成部分。

现代社会依赖于精确的时间。移动网络、导航系统、数据中心、电网、高频交易以及安全通信，都依赖于同步的时钟。在许多情况下，这种同步由基于卫星的授时信号支持，例如GPS或其他全球导航卫星系统。这些信号可能会因技术故障、干扰、人为阻塞或欺骗而中断。因此，紧凑且高度稳定的本地时钟，能够在外部信号不可用或不可靠时维持精确计时，从而使关键基础设施更具韧性。

ResonaTHOR旨在通过利用钍-229的原子核，朝这一方向迈出重要一步。与使用原子周围电子跃迁的普通原子钟不同，核钟使用的是原子核内部的跃迁。这种核跃迁预计将异常稳定，并且对许多环境干扰不那么敏感。钍-229之所以独特，是因为原则上可以用激光触及它的核跃迁，使其成为新型频率标准的有前景的基础。

主要障碍在于钍-229原子核与光的相互作用非常微弱，这使得它们难以被有效激发和读取。ResonaTHOR将通过将钍-229置于被称为回音壁模谐振器的微小光学谐振腔内来应对这一挑战。这些结构将光捕获其中，使其在谐振器周围多次循环，就像耳语在大教堂穹顶周围传播一样。通过迫使光与钍原子核反复相互作用，该项目旨在大幅增强信号，同时减少所需的放射性材料用量和激光功率。

该联盟将探索两条互补的路线：将钍-229注入高质量晶体谐振器，以及直接用掺钍晶体制造谐振器。它还将研究能够避开当今真空紫外激光系统中某些最复杂方面的激光方案，为开发更小、更稳健，并最终实现集成化的设备开辟道路。

欧洲科学家在维也纳技术大学的领导下开展合作

每个合作伙伴都带来了独特且至关重要的贡献。由Thorsten Schumm领导的维也纳技术大学团队负责项目协调，并贡献其在钍-229核激光光谱学、晶体开发、激光基础设施和时钟集成方面的世界领先专长。马克斯·普朗克光科学研究所的Pascal Del'Haye团队则负责高质量谐振器的设计、制造和表征。

该研究联盟还包括奥地利科学技术研究所（ISTA）、鲁汶大学（KU Leuven）、根特大学/imec以及维尔茨堡大学（Julius-Maximilians-Universität Würzburg）。

各方合作伙伴旨在共同推动核钟研究从近期的概念验证实验，迈向实用的、紧凑的、可部署的光子平台。如果成功，ResonaTHOR可能有助于催生基于物质核态的新一类量子技术：紧凑、稳健、超稳定的光学参考源，能够在高度专业化的实验室之外运行。

在欧洲发展这项技术具有战略重要性。钍-229核钟领域一直由欧洲研究团队强力推动，下一步是将这种科学领导力转化为技术能力。通过将核物理学、材料科学、光子学、激光光谱学和量子理论结合在数个欧洲机构中，ResonaTHOR将巩固欧洲在精密计量学和量子技术领域的地位，同时在这一具有高度科学和工业潜力的领域培养下一代研究人员。