利用激光调谐电子在超精细能级间的跃迁频率，光学原子钟能以极高的精度测量时间。相比之下，核钟利用原子核的能级跃迁频率，比原子钟所需的频率高得多，这使它在计时精度上具有极大的优势。而原子核对外界干扰的不敏感，也让核钟可能成为一个稳定、坚固的高精度时钟。然而，制造核钟非常困难，近些年研究人员才有了突破性的进展。最近，美国实验天体物理联合研究所（JILA）物理学家叶军带领的研究团队与奥地利维也纳团队用光学频率梳直接激发并精确测量了钍-229原子核的能级跃迁频率，并首次将Th-229原子核与JILA最精确的锶原子钟的频率直接关联起来，为开发固态核钟，并将其集成到现有计时系统奠定了基础。9月4日，相关研究以封面故事的形式于发表于《自然》（Nature）杂志上。
对于多数原子核，激发核能级跃迁的能量远高于当前桌面光学激光器能产生的能量，但钍-229原子核有一个激发能极低的同核异能素229mTh，仅需真空极紫外（VUV）波段的激光就可以激发，这让它成为目前唯一可能用于构建核钟的原子核。今年早些时候，两个不同的研究小组先后利用VUV激光成功激发了钍-229，并测量了激发所需激光的波长。但要想使钍-229用于计时，还需要更精准的频率测量。在这项研究中，JILA团队用VUV频率梳直接激发并测量了钍-229的核跃迁频率，其精度比此前基于波长的测量高出一百万倍。此外，他们还精确测量了同核异能素229mTh核四级分裂的超精细结构，揭示了它的内禀属性，这对于构建核钟是必不可少的步骤。研究团队还将基波频率梳稳定到了JILA运行的87Sr原子钟上，首次在核能级与电子能级间建立了频率联系，这种直接频率连接与精度提升为未来开发核钟铺平了道路。（JILA）