Hai nhóm nghiên cứu vừa trình làng những chiếc đồng hồ hạt nhân đầu tiên trên thế giới. Thiết bị này tận dụng sự chuyển mức năng lượng bên trong hạt nhân của nguyên tử thorium-229, thay vì dựa vào các electron như trong đồng hồ nguyên tử thông thường.
Nhóm nghiên cứu châu Âu do Thorsten Schumm từ Đại học Công nghệ Vienna dẫn dắt và nhóm Trung Quốc của Shiqian Ding từ Đại học Thanh Hoa ở Bắc Kinh đã công bố các bản thảo tiền ấn phẩm trên arXiv vào ngày 3 và 7 tháng 6 năm 2026. Cả hai tập thể đều đã thành công trong việc "khóa" tần số laser vào quá trình chuyển mức hạt nhân, giúp đồng hồ duy trì độ chính xác tuyệt đối theo thời gian.
Đồng hồ hạt nhân hứa hẹn sẽ hoạt động ổn định và có tính di động cao hơn. So với electron, hạt nhân nguyên tử được bảo vệ tốt hơn trước các tác động từ môi trường bên ngoài. Ở nguyên tố thorium-229, năng lượng chuyển mức thấp đến mức có thể kích hoạt bằng tia laser cực tím — một đặc tính vô cùng hiếm gặp trong bảng tuần hoàn.
Điểm mấu chốt nằm ở việc giám sát sự hấp thụ ánh sáng laser của các nguyên tử. Khi tần số khớp nhau, tín hiệu sẽ yếu đi; khi có sai lệch, tín hiệu sẽ mạnh lên và laser sẽ được điều chỉnh ngay lập tức. Hệ thống của Trung Quốc sử dụng laser mạnh hơn nhưng với nồng độ thorium trong tinh thể thấp hơn; tuy nhiên, tín hiệu thu được từ cả hai nhóm đều cho kết quả tương đương.
Quá trình nghiên cứu đồng hồ hạt nhân đã kéo dài hơn hai thập kỷ. Vào năm 2024, các nhà khoa học lần đầu tiên kích hoạt thành công sự chuyển mức hạt nhân trong tinh thể và xác định chính xác tần số của nó. Giờ đây, loại đồng hồ này đã trở thành một công cụ vận hành thực thụ, có thể ứng dụng trong việc tìm kiếm các quy luật vật lý mới.
Tương lai của công nghệ này sẽ mang lại điều gì vẫn là câu hỏi mà các nhà vật lý mới bắt đầu tìm hiểu. Hiện tại, có một điều chắc chắn: đồng hồ hạt nhân đang mở ra một phương thức mới để đi sâu vào cấu tạo bên trong hạt nhân nguyên tử và kiểm chứng các lực cơ bản của tự nhiên.
