Theo Reuters, kết quả này đánh dấu bước tiến lịch sử đối với công nghệ đo thời gian và mở ra nhiều triển vọng lớn trong định vị vệ tinh, viễn thông lẫn vật lý cơ bản. Dù mang tên “đồng hồ hạt nhân” nhưng thiết bị hoàn toàn không liên quan đến phản ứng phân hạch hay nhiệt hạch, mà tạo nên sự khác biệt cốt lõi ở chính cơ chế đo nhịp thời gian.
Trong đồng hồ nguyên tử truyền thống, các nhà khoa học dùng laser hoặc vi sóng để kích thích electron chuyển đổi qua lại giữa các mức năng lượng ở lớp vỏ nguyên tử của các nguyên tố như cesium hay strontium.
Đồng hồ hạt nhân lại theo dõi sự chuyển đổi năng lượng của proton và neutron nằm sâu bên trong hạt nhân nguyên tử thorium-229. Do hạt nhân có kích thước siêu nhỏ và được bảo vệ hiệu quả bởi lớp vỏ electron bên ngoài, phương thức này ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu loạn môi trường, hứa hẹn đạt độ chính xác vượt trội hơn hẳn.
Từ năm 1976, các nhà vật lý đã dự đoán thorium-229 có một trạng thái năng lượng cực thấp, nền tảng để phát triển đồng hồ hạt nhân. Mục tiêu này nay được hai nhóm nghiên cứu tại Áo và Trung Quốc hiện thực hóa bằng các hướng kỹ thuật riêng.
Nhóm Đại học Kỹ thuật Vienna (TU Wien) do nhà vật lý Thorsten Schumm dẫn dắt theo đuổi nghiên cứu từ năm 2008, sở hữu tinh thể thorium nồng độ cao và có tính chất quang học tốt. Trong khi đó, nhóm của nhà vật lý Ding Shiqian tại Đại học Thanh Hoa có thế mạnh về hệ thống laser mạnh. Việc cả hai phương pháp đều thành công cho thấy công nghệ đồng hồ hạt nhân không phụ thuộc một giải pháp duy nhất, đồng thời mở ra khả năng kết hợp ưu thế của tinh thể thorium và laser để nâng cao hiệu suất.
Dù hiệu suất thử nghiệm hiện tại chưa vượt qua các đồng hồ nguyên tử đỉnh cao, việc hiện thực hóa mô hình hoạt động đã xác nhận tính khả thi của công nghệ này, đặt nền móng để các nhà khoa học tiếp tục hoàn thiện linh kiện và sớm đưa đồng hồ hạt nhân từ phòng thí nghiệm ra ứng dụng thực tế trong tương lai gần.
