原子核時計を実現するときが来たのか

原子遷移に基づいて時間を測定する原子時計の精度は、GPSナビゲーションや電波天文学などさまざまなシステムの機能に極めて重要である。

理論的には、核遷移の光学励起に基づく原子核時計は、安定性と小ささという観点から、原子時計よりさらに優れたものとなる可能性がある。

しかし、この用途に適した励起エネルギーが十分低い核状態は、トリウム229の第一励起状態のみであり、これは核ランドスケープ全体の中でおそらく最もエキゾチックな遷移で検出が極めて難しく、これまではいくつかの間接的な証拠しか得られていなかった。

今回L von der Wenseたちは、トリウム229原子核の時計遷移を、低エネルギーマイクロチャンネルプレートを用いて直接検出し、遷移エネルギーの限界を新たに定め、この状態の半減期を測定している。今回の結果は、原子核時計の実現に一歩近づいただけなく、この遷移に基づく核量子光学や核レーザーの可能性も示唆している。

Nature533, 7601

2016年5月5日

原著論文:

Direct detection of the Th nuclear clock transition

doi:10.1038/nature17669

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