新研究：核分光学の突破口が自然の基本定数を変える可能性

TokyoUCLAの物理学者チームは、原子核を研究する新たな方法を発見しました。彼らはレーザーを使ってトリウム原子の核を励起させる技術を開発しました。この方法は、これまでで最も精密な原子時計を作る手助けとなり、基本定数をより正確に測定できる可能性があります。

重要なポイント：

• UCLAのチームは、トリウム原子の核をレーザーで励起させました。
• これにより、より正確な原子時計の開発につながる可能性があります。
• 微細構造定数のような基本定数が再定義されるかもしれません。

ほぼ50年間、科学者たちはレーザーを使って原子の核を励起しようとしてきましたが、通常は核の周りの電子が光に反応して困難を引き起こしていました。UCLAのエリック・ハドソン教授が率いるチームがこれを解決しました。彼らはトリウム原子をフッ素を多く含む透明な結晶の中に配置しました。フッ素が電子と強く結合することで、電子がレーザーに反応しないようにし、その結果、より多くのレーザー光が核に到達することができるのです。

この新しい方法は、時間や重力などの測定を著しく向上させます。現在の原子時計が電子を使用するのに対し、中性子と陽子を使用するため、環境変化の影響を受けにくくなっています。これにより、測定結果はより正確になります。

トリウムを基盤とした核時計には多くの可能な応用があります。このタイプの時計は、現在の原子時計に比べて小型で強固であり、持ち運びも容易です。また、これまでに作られたどの時計よりも精密です。このような時計は、深宇宙での航行や通信の手法を変革する可能性があります。さらに、科学者が微細構造定数のような恒数が時間と共に本当に不変であるかどうかを検証するのにも役立つでしょう。

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天文学者たちは、微細構造定数が宇宙の異なる場所や時間の経過とともに変化する可能性があると示唆しています。この新しい方法は、その仮説を検証する最良の手段かもしれません。もしそれが証明されれば、物理学の基本法則に対する我々の理解を変える可能性があります。

ジャーナル「Physical Review Letters」に掲載された研究は、非常に正確な測定に近づく助けとなります。この測定は、自然界で不変だと思われているものが実際には変わる可能性があることを明らかにするかもしれません。これにより、宇宙に対する理解が変わる可能性があります。

ハドソンのチームはこの研究に15年間取り組んできました。彼らは原子の核のより正確な測定において進展を遂げています。これにより、物質やエネルギー、そして空間と時間の基本法則についてより深く理解する手助けとなるかもしれません。

この研究は国立科学財団によって資金提供されました。NSFの数学・物理科学局で臨時で指揮を執るデニース・コールドウェル氏は、基本定数の正確な測定が宇宙についての理解を深める助けになると述べています。この新しい技術は大きな影響をもたらす可能性があります。

要するに、この核分光学の画期的な進展は、単なる学問上の成果ではありません。時間計測、ナビゲーション、通信技術に実用的な応用が期待できます。さらに重要なのは、自然の基本定数を理解するための新しい道を切り開いたことです。これにより、宇宙に対する我々の理解が再構築される可能性があります。