核分光法: 基本定数測定の新時代が自然の基本法則を変える可能性

TokyoUCLAの物理学者たちは、核分光学において大きな進展を遂げました。レーザー光を使って原子の核を励起することで、時間や重力の測定方法を変える可能性があります。この進展は、測定精度を大幅に向上させるかもしれません。主なポイントは以下の通りです。

蛍石を多く含む透明な結晶にトリウム原子が埋め込まれました。 レーザーを使用してトリウムの原子核が励起されました。この方法は、電子による干渉を抑え、正確な測定を可能にします。

原子の核を利用することで時計の精度が向上する可能性があります。現在の原子時計は電子を基にしており、これらは周囲の影響を受けやすく、そのため精度に限界があります。核内の中性子や陽子は環境の影響を受けにくいため、「核時計」は最も精度の高い時計となり得るでしょう。

UCLAの教授であるエリック・ハドソンは、15年にわたるプロジェクトを指揮しました。彼のチームは、トリウム-229の原子核内の中性子をレーザー光に反応させることに成功しました。結晶内の電子はフッ素と強く結合し、低エネルギーの光が核に届くことを可能にしました。これにより、トリウムの原子核は光子を吸収して再放出し、精密な測定が可能になりました。

天文学からの示唆は、微細構造定数のような値が変動する可能性があることを示している。この定数は、原子を結びつける力の強さを決定するものである。そのため、もし変化するならば、私たちの自然の基本法則も変わる可能性がある。より正確な測定によってこの変化を確認できるかもしれない。ハドソンのチームは、このような変化を検証することを目指している。

その技術には実際的な用途もあります。

• GPSと携帯電話技術の向上。
• より正確なナビゲーションと通信システム。
• 小型化され持ち運びしやすい原子時計。

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現在の原子時計は大型で、真空チャンバーや冷却装置のような特別な機器が必要です。一方で、トリウムを用いた核時計は、より小型で高精度です。

この研究は、米国国立科学財団によって資金提供されました。デニース・コールドウェルは、正確な定数の測定が重要な技術的進歩をもたらしてきたと説明しました。この核に基づく技術は、定数を非常に正確に測定できるため、その値が変化しているように見えることがあります。

新しい核分光法は、科学者が原子の新しい特性を発見するのに役立ちます。これにより、原子がエネルギーや環境とどのように相互作用するかを観察できます。これらの知見は、物質、エネルギー、そして宇宙の法則に関する基本的な理論の検証に貢献するでしょう。

ハドソンのチームによると、より正確な計測器を使用することで異なる定数が見える可能性があります。彼らの研究はこれらの精密な計測を進め、新たな科学的発見に繋がるかもしれません。

科学者たちはトリウム229原子を結晶に埋め込み、レーザーでその原子核を励起しました。この成果は、基本定数が同じであるかどうかを確認するための最も感度の高い検査を提供するものとして重要です。この方法は、宇宙でのこれらの定数の測定方法を革命的に変える可能性があります。

この簡単な方法により、新たな機会が生まれます。今後の研究では、宇宙の大きな未知について調査することができるでしょう。多くの興味深い可能性が広がっています。