時間之父：物理學家的使命是建造世界上第一個核鐘。艾克哈德·佩克認為只需要幾個月的時間就能製造出一款全新時鐘的基本成分。那是在 2001 年，當時他和他的同事 Christian Tamm 提出了一種可能比世界上最好的原子鐘更精確、更便攜的設備。
佩克的估計偏差了二十多年。但今年，他的團隊和另外兩個小組終於實現了他和塔姆的提議，根據原子核內部微小的能量變化產生了時鐘的第一個滴答聲。
世界上最好的原子鐘依賴於繞著原子核運行的電子的能量躍遷。這些時鐘非常精確，每 400 億年只快慢一秒。
佩克和塔姆都是德國不倫瑞克國家計量研究所 PTB 的物理學家，他們提出了核子方法的想法。 「我們認為我們可以很快進行一種演示實驗，」佩克說。一年多來，他們嘗試了不同的方法將放射性釷 229 的原子核推入激發態。然後他們需要將雷射調諧到原子核躍遷的能量，並最終使用其頻率來標記時間。 「但實驗都失敗了，」他說。兩人於 2003 年發表了未經證實的提議（E. Peik 和 C. Tamm Europhys. Lett. 61 , 181; 2003）。
塔姆後來退休了，但佩克繼續解決這個問題。他的堅持今年得到了回報，他的團隊是三組中第一個激發核心使其「運作」的。這種系統要取代最精確的時鐘還有很長的路要走。但發令槍已經開始。 「現在每個人都想要一塊，」原子物理學家托爾斯滕·舒姆 (Thorsten Schumm) 說，他是佩克在維也納科技大學的合作者。
佩克總是對精密時鐘著迷。他對基礎物理和實際應用的融合感到興奮。當他的 PTB 同事、計量學家 Uwe Sterr 注意到核子物理文獻中的一個怪異現象時，他萌生了創造一種全新時鐘的想法。研究表明，釷 229 原子核必定具有一種奇怪的低能激發態——這種激發態如此之低，以至於可以用精密雷射引發這種躍遷。對核物理學家來說，這種轉變是一種好奇。但佩克和塔姆發現他們可以用它來製造時鐘。 「我們跟進是非常合乎邏輯的，」佩克說。 “沒有人這樣做過。”
佩克沉浸在核物理中，很快就意識到釷 229 時鐘具有許多優勢。核鐘不僅比原子鐘更精確，而且更堅固，因為原子核對電磁場的敏感度不如電子。
為了使其發揮作用，他們必須找到過渡能量。他們發揮了創意，用燈、雷射和高能量輻射來攻擊釷，將其原子核提升到更高的能量狀態。但每種方法都失敗了。即便如此，他們的每一次嘗試都學到了一些東西。佩克說，這足以讓他們繼續前進。
舒姆於 2010 年加入了這項工作，他稱讚佩克相信自己的想法。 「換個角色就不會走到這一步了。」
勝利的到來要歸功於兩人將該項目擴展為涉及一系列方法的歐洲範圍內的聯盟。舒姆的實驗室仍在嘗試 2003 年論文中的想法，開始在晶體中嵌入數萬億個釷 229 原子，以增強躍遷訊號，使其更容易被檢測到。同時，佩克的實驗室製造了一種可以激發原子核的紫外線雷射。