“開始進入這個領域的時候，我完全無法預料到，核光鍾最終竟然是在我們團隊最早被做出來的，當然同時包括歐洲團隊，即使樂觀地想，我當時也不敢這麼想。但是最終我們一步一步地解決了光源問題、晶體問題，並最終實現了核光鍾閉環。”
10月29日，在2026世界頂尖科學家論壇期間，清華大學物理系副教授丁世謙在接受澎湃新聞記者採訪時如是談到。2021年底剛回國之際，當別人問他“何時能做出核光鍾”時，他的回答是“十年內別問我這個問題，太傷感情”。然而現實進度遠超預期，當後來發表在《自然》（Nature）上的那張吸收譜曲線圖第一次出現在他眼前時，丁世謙無比興奮，“那是我看到過的最漂亮的一張圖。”
2026年10月7日，丁世謙團隊和合作者以“鎖定至釷-229的核鍾”（A nuclear clock synchronized to Th-229）為題，將實現核光鍾穩定運行的相關工作發表在《自然》雜誌。該工作以及歐洲團隊同時獨立完成的工作，標誌著釷-229核光鐘的研製成功。
核光鐘的研製成功，是本世紀以來量子精密測量領域最重要的突破之一。而丁世謙和合作者的工作，也被評價為我國科學界具有標誌性意義的重大原創性成果之一。丁世謙也是新設立的世界頂尖科學家獎“青年科學家獎”首屆6位獲獎者之一，表彰其作為基礎物理的精密探索者“在連續波真空紫外激光、釷-229核鍾與核量子精密測量領域取得開創性實驗成果”。
10月29日，在2026世界頂尖科學家論壇期間，清華大學物理系副教授丁世謙接受媒體採訪。圖 澎湃新聞記者賀梨萍
不確定，但足夠重要的科學問題
2016年，丁世謙來到科羅拉多大學博爾德分校，進入葉軍教授課題組，隨後是長達5年的博士後生涯。葉軍在原子鐘和量子多體物理學領域頗有盛名，其核心成果是主導研製出世界上最精確、最穩定的光學原子鐘。
2021年回國至今，丁世謙的研究工作則一直圍繞核光鍾。
相比之下，傳統原子鐘利用電子在不同能級間躍遷的固定頻率進行計時，核光鍾則利用原子核內部的能級躍遷作為頻率參考。與電子躍遷相比，核躍遷具有降低部分外部環境擾動影響的潛力，有望為更高性能的時間頻率基準提供新的選擇。這也被普遍認為是當今量子精密測量領域的戰略性前沿方向。
“我選擇這個方向的時候，一開始沒有意識到太大的問題，更多的是朝著‘用激光操控原子核’這個目標去做。”丁世謙並非沒有意識到所謂的研究風險，回想起來他認為處於興奮狀態下的自己對風險是“麻木”的。
著手研究後面對的都是難題。但丁世謙較為樂觀，憑藉自己在科研領域的積累以及和其他團隊的合作，他相信“每一項具體的問題最後總能夠解決”，即使一開始有些問題完全不知道如何處理。
丁世謙稱這也是一種自信。更具體而言，這並非對其個人能力的自信，而是對人的能力的信念。“只要這個問題足夠重要，最終總能找到辦法去解決。”縱觀人類科學研究歷史，在一個非常宏偉的科學目標下，“中間會碰到困難，但有大量的科學家會進入到這個領域，最後總是能解決。”
回到自己面對的核光鍾領域，“當時一個非常不確定的問題就是釷-229核躍遷到底能不能被找到，因為當時躍遷頻率都還沒找到，但我知道這個科學問題足夠重要。”真正重要的問題，最後總能被攻克，這樣的“信念”在丁世謙看來格外重要，“這個信念是不是永遠正確？我不確定，我只能說我個人的經歷到現在都是正確的。”
真正有價值的科研，必然意味著未知。丁世謙表示，科學就是如此。“當你知道一件事可行的時候，這件事情已經完成了95%，真正把它做出來只是時間問題了。”
實際上，核光鍾研究領域此前已提出，以釷-229原子核在148 nm真空紫外波段的低能核躍遷為基準，但關鍵瓶頸在於缺乏148 nm連續波激光。多年來，全球始終沒有研究團隊能製備出148納米連續波真空紫外激光。在丁世謙看來，這也是最難的點，“全世界範圍內，根本沒有人知道這個東西怎麼做。”
丁世謙團隊最終在國際上首次研製出148納米連續波真空紫外激光，解決了精準驅動釷-229核躍遷的核心光源難題。另一項關鍵挑戰則是摻釷-229的晶體生長，在釷-229極其稀缺的制約下，經多方協同攻關，團隊僅使用1.4微克釷-229一次性成功生長出毫米尺度的高質量摻釷氟化鈣晶體，單次生長所用核素僅約為歐洲團隊的1/200。
兩大難題解決，團隊基於此實現的核光鍾秒級穩定度優於歐洲團隊接近一個數量級。將所有的技術整合並真正實現閉環之後，丁世謙的感受無比複雜，“你知道，為了實現這一刻，科學界已經等了好多年。”在這過程中，各個領域的科學家花了相當長時間去一點點推進。
“但這只是一個開始，接下來非常重要，我個人感覺非常興奮，也非常期待。”丁世謙表示核光鐘的研究仍處於起步階段。
研究團隊將148nm激光頻率鎖定到釷-229核躍遷上，實現核鍾閉環。圖 清華大學物理系官方公眾號
基礎研究領域前景樂觀，“年輕一代更憑興趣做事”
丁世謙的課題組目前還沒有畢業生，但他們通常不會討論“能不能畢業”這個問題，更多的是在討論解決問題。“如果以畢業為標準來要求他們，我覺得太低了。”
相比學生時代的自己，丁世謙談到，如今的年輕一代同樣充滿熱情，喜歡泡在實驗室裡。而不同的點在於，“現在的年輕人更願意去追求自己的興趣，我個人感覺他們在這方面比我們這一代做得更好。”從這個角度來看，他認為中國基礎研究領域前景樂觀，“因為科學真正需要的是熱情和興趣，而這些在年輕一代身上都有。”
他同時對澎湃新聞記者強調，對學生科研積極性而言，課題組產出成果無疑是相當重要的，“我現在甚至覺得是決定性的。”丁世謙笑稱，或許在幾年前，學生在迷茫的時候會覺得老師在給自己“畫餅”，“我非常得意的一件事情，就是當初給他們畫的餅全是真的。所以說從我的角度來說，當然很開心；從學生的角度來說，他們真的看到這件事情可行，對他們來講是一個很大的激勵。”
丁世謙團隊。圖 清華大學物理系官方公眾號
談及自己科研路上的良師，丁世謙提起這樣一個時刻。當其在激光分子冷卻領域取得不錯成果的時候，導師葉軍問他接下來想做什麼。“我當時就說將來想去做核光鍾，葉老師是非常開放的，一定程度上他甚至是鼓勵的，這個跟我在其他人身上看到的確實很不一樣。”
在丁世謙看來，葉軍對於年輕人嘗試新東西持開放的態度，這實際上也正體現在其本人職業生涯中。“他從來不去做別人已經做過的東西，或者說進入一個已經基本成熟的領域，這幾乎沒有發生過，他都是在做一些真正有價值、真正能推動學界進展的事情。”
在葉軍課題組的5年時間裡，丁世謙認為，在學術之外，他獲益匪淺的有兩點。其一是“嘗試從他的角度來思考問題”，其二是“自信”。尤其談到第二點，“在葉老師的組裡，所有人都知道他是世界最頂尖的科學家，難題就應該由他組裡出來的人去解決。”
如今面對自己的學生，丁世謙帶領著他們在短短5年時間內做出了世界級的重要突破。“一旦他們真心覺得這件事情有價值有意義之後，其實就不太再需要額外鞭策他們。”
來源：澎湃新聞
