一個由加州大學洛杉磯分校（UCLA）領導的團隊最近揭示了一種全新且更簡單的方式來建造基於鈈的核時鐘，這項突破有潛力重塑導航、通訊，甚至深空旅行。該方法用電鍍取代了數年來複雜的晶體工程，成為一種意外而易於獲得的工業過程。這一進展基於團隊去年取得的里程碑，他們首次使放射性鈈核能夠像電子一樣吸收和發射光子。儘管這一成就為超高精度的核時鐘鋪平了道路，但仍存在一個主要瓶頸：所需的鈈-229同位素幾乎僅存在於武器級鈾中，全球僅有約 40 克可用。
更具挑戰性的是，原有技術需要毫克級的鈈以及需經多年完善的高度專業化氟化物晶體。現在，UCLA的物理學家埃里克·哈德森（Eric Hudson）及其同事報告了一種方法，使用的鈈量約為原來的 1,000 分之一，並且完全避免了晶體的使用。在他們的新方法中，團隊採用了一種 19 世紀發明的珠寶製作技術，將微觀的鈈層電鍍到不鏽鋼上。研究人員發現，刺激鈈核實際上並不需要透明性。
經過五年的研究，哈德森表示，他們已經找到了如何利用這種古老的工業技術，並以 1,000 分之一的鈈來獲得相同的結果。最終產品實際上是一小塊不鏽鋼，並且比脆弱的晶體要堅固得多。這一見解推翻了長期以來的科學假設，研究人員曾認為，承載鈈的材料需要透明，以便激光光線可以穿過並激發其核。然而，團隊顯示，僅需激發表面核即可，它們會發射電子而非光子，這可以通過測量電流來檢測。
鈈核時鐘承諾具有超凡的韌性、長期穩定性和前所未有的精確度，這些特性可能會改變關鍵系統。未來，它們可能取代電網、手機基站、雷達網絡和 GPS 衛星中的時鐘。然而，它們最大的潛力在於無需衛星的導航。如果 GPS 信號因對手或太陽風暴而中斷，當今大多數導航基礎設施將會崩潰。潛艇已經在水下依賴原子時鐘，但現有的時鐘漂移過快。UCLA 團隊的方法可能有助於降低未來基於鈈的核時鐘的成本和複雜性。
專家表示，這一突破可能還會推動物理學和探索的邊界。NASA JPL 的埃里克·伯特（Eric Burt）表示，這項工作為可行的鈈時鐘鋪平了道路，鈈核時鐘也可能徹底改變基本物理測量，並有助於建立一個整個太陽系的時間標準。這項研究發表在《自然》期刊上，並包括來自曼徹斯特大學、內華達大學里諾分校、洛斯阿拉莫斯國家實驗室、約翰內斯·古騰堡大學、美因茨大學、慕尼黑大學及齊格勒分析的合作者，並得到國家科學基金會的支持。