中國科學家研發出一種能夠產生 145.2 納米紫外光的晶體，創下新紀錄，這對於鈾-229 核時鐘的關鍵要求至關重要。這種時鐘有望讓潛艇在不浮出水面進行全球定位系統（GPS）修正的情況下，實現釐米級的精確導航。這種氟化硼酸鹽化合物由中國科學院新疆物理化學技術研究所的潘世烈團隊研發，該晶體超越了 1990 年代中國研發的鉀鋇氟 BOR 酸鹽的先前基準，後者在三十年內主導了該領域，但只能達到約 150 納米，距離啟動鈾核所需的 148.3 納米目標仍有距離。
波長的重要性在於，核時鐘的工作原理與傳統原子時鐘不同。標準的原子時鐘通過跟蹤電子在原子外殼周圍的振盪來測量時間，而核時鐘則測量原子核內部的振盪，這是一個穩定得多的環境，對外部電磁幹擾、温度變化或振動的敏感度較低。科學家認為，核時鐘的精確度可能比當今的原子時鐘高 10 到 1000 倍。穩定到 10⁻¹⁹的時鐘能夠在數小時內保持釐米級的位置精度，這對於自動潛艇或星際探測器來説至關重要。
中國科學家成功研發 145.2 納米紫外光晶體以提升核時鐘精度
驅動時鐘的激光必須調整到極其精確的紫外波長以與鈾核互動。到目前為止，並不存在能夠推動激光光線短至滿足該要求的可攜式設備的晶體。新疆團隊的氟化硼酸鹽化合物首次填補了這一空白。
GPS 雖然方便，但存在已知的脆弱性：它可以被幹擾、欺騙，而且在水下或地下根本無法工作。對於潛艇來説，這不僅僅是個不便，而是一種戰略上的弱點。當前，潛艇使用原子時鐘來支持慣性導航系統，通過精確的時間配合加速度計和陀螺儀數據來推算其位置。潛艇在水下運行的時間越長，時間誤差累積得越多，對自身位置的瞭解就越不準確。浮出水面以修正錯誤會使艦艇暴露於敵人的偵測之中。
鈾核時鐘通過為加速度計和陀螺儀提供超穩定的時間來支持慣性導航系統，從而使推算過程中漂移最小化。潛艇可以在水下實現隱蔽導航，而無需浮出水面進行 GPS 修正。對於正在迅速擴張的中國人民解放軍海軍來説，其潛艇艦隊中包括 093B 型和 096 型潛艇，這一能力將能直接降低受到美國海軍聲納追蹤和衞星監視的風險。
新疆的突破是中國廣泛推進的一個節點。中國科技大學在 2026 年 3 月推出了一種鍶光學晶格時鐘，其準確度為 300 億年內一秒，並且早前通過四波混合實現了 148 納米的連續波真空紫外激光。清華大學也在核時鐘方面推進了 148 納米激光的研究。美國和歐洲研究團體也在發展自己的鈾時鐘計劃，這使得這一領域成為一場具有直接戰略意義的科學競賽。
對於美國海軍的潛艇追蹤架構而言，這一架構在很大程度上依賴於對中國潛艇巡邏模式和浮出水面行為的可預測性。若中國人民解放軍海軍的潛艇艦隊配備核時鐘，無需浮出水面進行導航更新，將對海底力量平衡產生根本性的轉變。
項目 規格 波長 145.2 納米 氟化硼酸鹽化合物 新疆物理化學技術研究所研發
📬 免費訂閱 TechRitual 科技精選
按「免費訂閱」即同意收到 TechRitual 嘅科技資訊及優惠。可隨時取消訂閱。
