核光钟研制者丁世谦：人的能力总能解决“足够重要的科学问题”

“开始进入这个领域的时候，我完全无法预料到，核光钟最终竟然是在我们团队最早被做出来的，当然同时包括欧洲团队，即使乐观地想，我当时也不敢这么想。但是最终我们一步一步地解决了光源问题、晶体问题，并最终实现了核光钟闭环。”

10月29日，在2026世界顶尖科学家论坛期间，清华大学物理系副教授丁世谦在接受澎湃新闻记者采访时如是谈到。2021年底刚回国之际，当别人问他“何时能做出核光钟”时，他的回答是“十年内别问我这个问题，太伤感情”。然而现实进度远超预期，当后来发表在《自然》（Nature）上的那张吸收谱曲线图第一次出现在他眼前时，丁世谦无比兴奋，“那是我看到过的最漂亮的一张图。”

2026年10月7日，丁世谦团队和合作者以“锁定至钍-229的核钟”（A nuclear clock synchronized to Th-229）为题，将实现核光钟稳定运行的相关工作发表在《自然》杂志。该工作以及欧洲团队同时独立完成的工作，标志着钍-229核光钟的研制成功。

核光钟的研制成功，是本世纪以来量子精密测量领域最重要的突破之一。而丁世谦和合作者的工作，也被评价为我国科学界具有标志性意义的重大原创性成果之一。丁世谦也是新设立的世界顶尖科学家奖“青年科学家奖”首届6位获奖者之一，表彰其作为基础物理的精密探索者“在连续波真空紫外激光、钍-229核钟与核量子精密测量领域取得开创性实验成果”。

10月29日，在2026世界顶尖科学家论坛期间，清华大学物理系副教授丁世谦接受媒体采访。图 澎湃新闻记者贺梨萍

不确定，但足够重要的科学问题

2016年，丁世谦来到科罗拉多大学博尔德分校，进入叶军教授课题组，随后是长达5年的博士后生涯。叶军在原子钟和量子多体物理学领域颇有盛名，其核心成果是主导研制出世界上最精确、最稳定的光学原子钟。

2021年回国至今，‌丁世谦的研究工作则一直围绕核光钟。

相比之下，传统原子钟利用电子在不同能级间跃迁的固定频率进行计时，核光钟则利用原子核内部的能级跃迁作为频率参考。与电子跃迁相比，核跃迁具有降低部分外部环境扰动影响的潜力，有望为更高性能的时间频率基准提供新的选择。这也被普遍认为是当今量子精密测量领域的战略性前沿方向。

“我选择这个方向的时候，一开始没有意识到太大的问题，更多的是朝着‘用激光操控原子核’这个目标去做。”‌丁世谦并非没有意识到所谓的研究风险，回想起来他认为处于兴奋状态下的自己对风险是“麻木”的。

着手研究后面对的都是难题。但丁世谦较为乐观，凭借自己在科研领域的积累以及和其他团队的合作，他相信“每一项具体的问题最后总能够解决”，即使一开始有些问题完全不知道如何处理。

丁世谦称这也是一种自信。更具体而言，这并非对其个人能力的自信，而是对人的能力的信念。“只要这个问题足够重要，最终总能找到办法去解决。”纵观人类科学研究历史，在一个非常宏伟的科学目标下，“中间会碰到困难，但有大量的科学家会进入到这个领域，最后总是能解决。”

回到自己面对的核光钟领域，“当时一个非常不确定的问题就是钍-229核跃迁到底能不能被找到，因为当时跃迁频率都还没找到，但我知道这个科学问题足够重要。”真正重要的问题，最后总能被攻克，这样的“信念”在丁世谦看来格外重要，“这个信念是不是永远正确？我不确定，我只能说我个人的经历到现在都是正确的。”

真正有价值的科研，必然意味着未知。丁世谦表示，科学就是如此。“当你知道一件事可行的时候，这件事情已经完成了95%，真正把它做出来只是时间问题了。”

实际上，核光钟研究领域此前已提出，以钍-229原子核在148 nm真空紫外波段的低能核跃迁为基准，但关键瓶颈在于缺乏148 nm连续波激光。多年来，全球始终没有研究团队能制备出148纳米连续波真空紫外激光。在丁世谦看来，这也是最难的点，“全世界范围内，根本没有人知道这个东西怎么做。”

丁世谦团队最终在国际上首次研制出148纳米连续波真空紫外激光，解决了精准驱动钍-229核跃迁的核心光源难题。另一项关键挑战则是掺钍-229的晶体生长，在钍-229极其稀缺的制约下，经多方协同攻关，团队仅使用1.4微克钍-229一次性成功生长出毫米尺度的高质量掺钍氟化钙晶体，单次生长所用核素仅约为欧洲团队的1/200。

两大难题解决，团队基于此实现的核光钟秒级稳定度优于欧洲团队接近一个数量级。将所有的技术整合并真正实现闭环之后，丁世谦的感受无比复杂，“你知道，为了实现这一刻，科学界已经等了好多年。”在这过程中，各个领域的科学家花了相当长时间去一点点推进。

“但这只是一个开始，接下来非常重要，我个人感觉非常兴奋，也非常期待。”丁世谦表示核光钟的研究仍处于起步阶段。

研究团队将148nm激光频率锁定到钍-229核跃迁上，实现核钟闭环。图 清华大学物理系官方公众号

基础研究领域前景乐观，“年轻一代更凭兴趣做事”

丁世谦的课题组目前还没有毕业生，但他们通常不会讨论“能不能毕业”这个问题，更多的是在讨论解决问题。“如果以毕业为标准来要求他们，我觉得太低了。”

相比学生时代的自己，丁世谦谈到，如今的年轻一代同样充满热情，喜欢泡在实验室里。而不同的点在于，“现在的年轻人更愿意去追求自己的兴趣，我个人感觉他们在这方面比我们这一代做得更好。”从这个角度来看，他认为中国基础研究领域前景乐观，“因为科学真正需要的是热情和兴趣，而这些在年轻一代身上都有。”

他同时对澎湃新闻记者强调，对学生科研积极性而言，课题组产出成果无疑是相当重要的，“我现在甚至觉得是决定性的。”丁世谦笑称，或许在几年前，学生在迷茫的时候会觉得老师在给自己“画饼”，“我非常得意的一件事情，就是当初给他们画的饼全是真的。所以说从我的角度来说，当然很开心；从学生的角度来说，他们真的看到这件事情可行，对他们来讲是一个很大的激励。”

丁世谦团队。图 清华大学物理系官方公众号

谈及自己科研路上的良师，丁世谦提起这样一个时刻。当其在激光分子冷却领域取得不错成果的时候，导师叶军问他接下来想做什么。“我当时就说将来想去做核光钟，叶老师是非常开放的，一定程度上他甚至是鼓励的，这个跟我在其他人身上看到的确实很不一样。”

在丁世谦看来，叶军对于年轻人尝试新东西持开放的态度，这实际上也正体现在其本人职业生涯中。“他从来不去做别人已经做过的东西，或者说进入一个已经基本成熟的领域，这几乎没有发生过，他都是在做一些真正有价值、真正能推动学界进展的事情。”

在叶军课题组的5年时间里，丁世谦认为，在学术之外，他获益匪浅的有两点。其一是“尝试从他的角度来思考问题”，其二是“自信”。尤其谈到第二点，“在叶老师的组里，所有人都知道他是世界最顶尖的科学家，难题就应该由他组里出来的人去解决。”

如今面对自己的学生，丁世谦带领着他们在短短5年时间内做出了世界级的重要突破。“一旦他们真心觉得这件事情有价值有意义之后，其实就不太再需要额外鞭策他们。”