(2026 年 2 月 12 日),清华大学物理系丁世谦副教授团队在《自然》(Nature)杂志上发表了题为《连续波窄线宽真空紫外激光光源》(Continuous-wave narrow-linewidth vacuum ultraviolet laser source)的研究成果。

这篇论文在学术界引发了巨大轰动,因为它被公认为攻克了研制“核光钟”的最后一道技术红利。以下是为您整理的详细报道:
清华团队攻克核光钟“最后拼图”:148 纳米超窄线宽激光面世
1. 核心突破:什么是“真空紫外(VUV)”光源?
在精密测量领域,科学家一直渴望获得波长在 200 纳米以下(即真空紫外波段)的稳定激光。然而,传统的非线性晶体材料在这一波段会发生严重的吸收,导致无法产生高功率、高稳定性的连续波激光。
丁世谦团队创新性地避开了传统晶体路线,利用镉(Cadmium)金属蒸气中的四波混频(FWM)技术,成功研制出:
- 确切波长: 148.4 纳米。
- 物理指标: 输出功率超过 100 纳瓦(nW),线宽(即激光的纯净度)预计远低于 100 赫兹(Hz)。
- 性能跨越: 相比于此前同波段的单频激光,其线宽指标整整提升了五个数量级(即降低了近 10 万倍)。
2. 为什么这标志着“核光钟”时代的到来?
目前的原子钟(基于电子跃迁)虽然已经极其精确,但由于电子位于原子外层,极易受到外界电磁场和温度的干扰,通常只能待在实验室。
而核光钟(基于原子核内部的钍-229 跃迁)由于原子核体积微小且受到电子云屏蔽,理论精度比原子钟高出 1-2 个数量级(3000 亿年误差不到 1 秒),且更易于小型化。
痛点所在: 激发钍-229 原子核跃迁恰恰需要 148.4 纳米的极窄线宽激光。清华团队研制出的正是这把“打开核光钟大门的唯一钥匙”。
3. 意外惊喜:本科生作为第一作者
值得关注的是,该论文的共同第一作者之一是清华大学未央书院 2021 级的本科生肖琦。这是丁世谦实验室成立四年多来的首项重大实验成果,也刷新了本科生在《Nature》上作为一作发表顶级物理成果的纪录,体现了清华在拔尖人才培养上的成效。
4. 未来的应用想象力
- 下一代导航: 远超 GPS 的定位精度,即便在失去卫星信号的环境下,深空探测器也能实现自主超高精度定位。
- 基础物理检验: 监测物理常数是否随时间变化,探测暗物质。
- 芯片检测: 该光源可作为通用的 VUV 相干光源平台,服务于半导体关键材料的计量与芯片缺陷检测,助力光刻技术的底层突破。
观察:
如果说原子钟是人类计时的“第一次工业革命”,核光钟则意味着我们即将拥有“绝对时间”的终极掌控权。清华团队的这一突破,让中国在这一国际战略性科技竞争中抢占了绝对的先机。