从卫星导航到GPS，世界依赖于超精密计时，通常基于原子钟。这些设备使用能量源，例如调谐到特定频率的激光，来激发绕原子核运行的电子。电子跃迁到更高的能级，然后在快速、规则的时间间隔内落回较低的能级——这是原子钟的“滴答”。
但即使是原子钟也不是完美的，因为环境因素会影响电子的弹跳方式。随着我们的技术工具需要越来越高的精度，物理学家们正在设计一种可能的解决方案：将计时移到原子核内部，通过激发质子和中子而不是电子，使其与此类干扰隔离。由于质子和中子的密度相对较高，“核时钟”将需要更强大的调谐激光——以及一种非常特殊的原子。现在，最近发表在《自然》杂志上的关于同位素钍229的突破性测量结果表明，实用的核时钟可能终于触手可及。
研究的主要作者桑德罗·克雷默解释说，虽然当今最好的原子钟每1亿年才损失一秒，但核时钟每317亿年才会损失一秒（这比宇宙年龄的两倍还长）。这种增强的精度可能会推动计时、核物理学以及用于卫星导航和电信的量子传感器技术的进步。“它将立即将核物理测量的精度提高[一个]万亿到千万亿[的因子]，”德国马克斯·普朗克核物理研究所的科学家何塞·R·克雷斯波·洛佩斯-乌鲁蒂亚说，他没有参与新的测量。
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2003年，物理学家首次提出，一种名为钍229的合成同位素可能是核计时的关键。理论上，钍229的核粒子可以跃迁到能量异常低的激发态，使其成为唯一一种当前激光技术可以实际激发用于核时钟的同位素。“大多数[元素]的核跃迁都具有数千或数百万电子伏特的非常大的能量，”这超出了即使是最先进的激光器的能力，德国维尔茨堡大学的物理学家阿德里安娜·帕尔菲说，她也没有参与这项新工作。
在这项研究中，欧洲核子研究中心核物理设施ISOLDE的一个物理学家团队首次发现并测量了钍229的核跃迁。在8.3电子伏特时，这种跃迁足够小，可以用特制调谐激光器触发。ISOLDE团队发言人、比利时鲁汶大学核与辐射物理研究所教授皮耶特·范杜彭说，物理学家们现在正在开发激光器，使钍时钟滴答作响。“一旦观察到[钍229和这些新激光器之间的]共振，”范杜彭说，“我们将向前迈出一大步。”