從衛星導航到GPS，世界依賴於超精密計時，通常基於原子鐘。這些裝置使用能量源，例如調諧到特定頻率的雷射，來激發繞原子核執行的電子。電子躍遷到更高的能級，然後在快速、規則的時間間隔內落回較低的能級——這是原子鐘的“滴答”。
但即使是原子鐘也不是完美的，因為環境因素會影響電子的彈跳方式。隨著我們的技術工具需要越來越高的精度，物理學家們正在設計一種可能的解決方案：將計時移到原子核內部，透過激發質子和中子而不是電子，使其與此類干擾隔離。由於質子和中子的密度相對較高，“核時鐘”將需要更強大的調諧雷射——以及一種非常特殊的原子。現在，最近發表在《自然》雜誌上的關於同位素釷229的突破性測量結果表明，實用的核時鐘可能終於觸手可及。
研究的主要作者桑德羅·克雷默解釋說，雖然當今最好的原子鐘每1億年才損失一秒，但核時鐘每317億年才會損失一秒（這比宇宙年齡的兩倍還長）。這種增強的精度可能會推動計時、核物理學以及用於衛星導航和電信的量子感測器技術的進步。“它將立即將核物理測量的精度提高[一個]萬億到千萬億[的因子]，”德國馬克斯·普朗克核物理研究所的科學家何塞·R·克雷斯波·洛佩斯-烏魯蒂亞說，他沒有參與新的測量。
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2003年，物理學家首次提出，一種名為釷229的合成同位素可能是核計時的關鍵。理論上，釷229的核粒子可以躍遷到能量異常低的激發態，使其成為唯一一種當前雷射技術可以實際激發用於核時鐘的同位素。“大多數[元素]的核躍遷都具有數千或數百萬電子伏特的非常大的能量，”這超出了即使是最先進的雷射器的能力，德國維爾茨堡大學的物理學家阿德里安娜·帕爾菲說，她也沒有參與這項新工作。
在這項研究中，歐洲核子研究中心核物理設施ISOLDE的一個物理學家團隊首次發現並測量了釷229的核躍遷。在8.3電子伏特時，這種躍遷足夠小，可以用特製調諧雷射器觸發。ISOLDE團隊發言人、比利時魯汶大學核與輻射物理研究所教授皮耶特·範杜彭說，物理學家們現在正在開發雷射器，使釷時鐘滴答作響。“一旦觀察到[釷229和這些新雷射器之間的]共振，”範杜彭說，“我們將向前邁出一大步。”