據國外媒體報道，有一種時鐘可以在140億年里能保證走時誤差僅僅0.1秒!140億年是目前我們宇宙的年齡。在即將發表在《物理評論快報》(PRL)上的一篇論文里，科學家為我們描繪了一幅“原子核鐘”的藍圖，如此精確的走時是從單個釷原子的原子核上獲得的。這樣的時鐘可以被用來進行特種形式的保密通訊，用于基礎物理學理論的研究。原子核鐘比目前所使用的原子鐘要精確100倍，原子鐘是現代GPS導航系統的基礎，也在廣泛精密測量的廣大領域有重要應用。

鐘表是通過精確測量穩定的周期振蕩來工作的。例如，落地式大擺鐘(老爺鐘)依靠的是擺錘的周期擺動;石英鐘依靠的是石英晶體的特定共振頻率;更加精確的原子鐘依靠的則是激光激發原子的振動。但是，作為現代GPS定位基礎的原子鐘并不是十分完美，原子鐘中的電子容易受周圍磁場和電場的影響，這將使原子鐘隨著時間的增加而逐漸偏離同步：大約每140億年(宇宙的年齡)誤差4秒。即使這樣，人們對這樣的精度還是嫌不夠，還需要更加精確的計時工具。因為原子鐘和原子核鐘工作的原理略微不同，所以在將來的某一天，人們可以同時使用二者來對物理學常數進行檢驗。喬治亞理工大學物理學院的教授亞歷克斯.庫茲米奇(Alex Kuzmich)說：“某些物理定律或許不是時間的常數，研發更好的鐘表是研究它們的一種很好方法。

他的研發團隊計劃建造的這種“原子核鐘”利用的是中子，而原子鐘利用的是電子。具體來講利用的是單個釷-229原子的原子核。中子比電子質量要大得多而且緊致包裹在原子核當中，因此，它幾乎完全不受任何外部因素的影響。

為了使原子核鐘振蕩，研究人員計劃利用工作在千萬億赫茲(petahertz)頻段的激光來激發釷-229原子的原子核到更高的能級上去。通過調諧激光來產生的高能態允許科學家來非常精密的設定原子核的振動頻率，該振動是普通鐘表滴答聲或是鐘擺擺動的替代品。

原子核鐘必須要保存在非常低的溫度環境當中(幾十微開爾文)來保證它的穩定。要產生和維持這樣的低溫，物理學家通常是利用激光來進行冷卻，但是對于這樣的系統，就會有一個問題，因為激光同時也被用來產生守時振蕩。為了解決這個問題，科學家引入單個釷-232離子和用于守時振蕩釷-229離子。由于較重的釷-232離子和釷-229離子受不同波長激光的影響，所以科學家通過冷卻較重的釷-232來達到冷卻整個系統的目的，而不影響釷-229的守時振蕩。亞歷山大.瑞得納夫(Alexander Radnaev)說：“冷卻的離子就像冰箱一樣維持著核鐘離子的穩定”。

計算表明，原子核鐘可以到達精度10-19，相比之下，最好的原子鐘精度只能達到10-17。當前所面臨的主要挑戰是，雖然許多不同的研究小組進行了很多努力，但是激發釷原子核所需的激光精確頻率還沒有完全確定。雖然研究小組相信，他們已經演示了制造原子核鐘的潛能，但是在生產出能實際應用的原子核鐘之前仍有很長的路要走。

文章的第一作者科里.坎貝爾(Corey Campbell)說：“人們已經對如此精確的原子核鐘期盼了30年。建造該鐘比從干草堆里尋找到一根針要難得多，而更像是要從一百萬個干草堆中尋找到一根針。庫茲米奇相信，目前所面臨的問題會被解決的。原子核鐘將把物理學推進到一個更加精確計時的新時代。他說：“我們的研究表明，利用這種方式建造原子核鐘是非常值得和可行的，我們現在擁有去實現這種精確計時系統的工具和方案”。