未来を創るコンパクトな核振動時計

Tokyo科学者たちは、原子核の自然振動を利用した非常に高精度な新しい時刻測定装置である核時計の開発に取り組んでいます。この時計は特にトリウム229同位体を用いて、通常の原子時計よりもさらに精密な時間測定を可能にします。トリウム229同位体は寿命が長く、状態を変化させるために少ないエネルギーで済むため、核光学時計に理想的です。核時計の実現に向けて、研究者たちはトリウム229同位体の基本特性を調査し、これらの状態を効果的に制御する新しい方法を模索しています。

核光時計の実用化に向けては、いくつかの重要なプロセスが必要です。

• 229Thの基本的特性を理解する。
• 核状態を操作する技術を開発する。
• 同位体を保持できる材料を合成する。
• 制御された励起と崩壊を実証する。

岡山大学の平木孝宏助教率いるチームが、229 Thをドープした真空紫外線透過性のCaF2結晶の作製に成功しました。このチームは、X線を利用してアイソマー状態の制御が可能であることを示しました。これは、固体核時計の開発への重要な一歩を意味します。X線を用いた核の状態管理と放射性崩壊の誘発により、科学者たちはアイソマー状態の位置を効果的に変更できるようになりました。この発見は、核遷移の精密な制御を可能にするため、重要です。

潜在的な活用法とその影響

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原子時計は、単に時間を正確に測るだけでなく、さまざまな技術や科学分野の発展にも貢献できると期待されています。たとえば、GPSの精度を向上させることができます。また、携帯型の重力センサーの開発にも可能性があり、地球物理学や宇宙探査といった分野に大きな影響を与えるでしょう。

核時計は基礎物理学研究において重要な役割を果たしています。その高い精度により、物理定数が時間を経ても変わらないかどうかを確認することが可能になります。例えば微細構造定数の変化が確認できれば、それは既存の理論に挑戦し、宇宙の暗黒エネルギーについてさらに深く知る手がかりとなるかもしれません。

原子時計はその精度だけでなく、物理学の新たな側面を探求することにも繋がります。この分野で進展があると、時間や宇宙に対する私たちの理解が変化し、技術や科学に影響を及ぼす可能性があります。核物理学と時間計測の融合は、新たな探検の局面を切り開き、これらの小型で持ち運び可能な時計が日常のガジェットや先端研究において重要な役割を果たす未来へと導くでしょう。