水银?ストロンチウム光格子时计の高精度直接比较に成功 次世代时间标準に向けて「光格子时计」の优位性を示す
水银、ストロンチウム光格子时计の周波数比の测定
水银、ストロンチウム光格子时计の周波数比。3ヶ月に亘る测定から、周波数比の不确かさが8×10-17（赤点线で示す范囲）であることが実証された。赤実线が测定値の平均値を示す。
© 2015 Hidetoshi Katori.
東京大学大学院工学系研究科の香取秀俊教授らと理化学研究所の研究グループは、水銀原子を用いた光格子时计を新たに開発しました。同グループが先行して開発した世界最高精度を誇る低温動作ストロンチウム光格子时计と直接比較し、現在の「秒」の定義の実現精度を超える周波数を計測することに成功しました。 光格子时计は、現在の「秒」を定義するセシウム原子時計よりも千倍近く高い精度が得られる次世代の「秒」の定義の有力候補として世界中で研究されています。光格子时计の精度向上を阻む困難の1つは、原子の周辺環境から放射される電磁波（黒体辐射）が原子の振動数を変化させてしまうことでした。
研究グループは、これまで光格子时计に用いられてきたストロンチウムやイッテルビウム原子に比べ、黒体辐射の影响を十倍以上受けにくい水银原子と、长期安定动作技术を确立した紫外线のレーザーを用いて、常温で作动する水银原子を用いた光格子时计を开発しました。この水银光格子时计を、以前から研究グループが开発していた低温动作ストロンチウム光格子时计と比较したところ、现在の「秒」を定义しているセシウム原子时计で実现されている精度を超える周波数比の计测に成功しました（周波数比の不确かさが8×10-17）。
异种の原子を用いた光格子时计同士を直接比较して、周波数比を现行の「秒」の定义を超える精度で决定することは、光格子时计を基準とした次世代の时间标準を确立するための重要な一歩となります。一方、今回得られた周波数比は、物理定数の1つである微细构造定数の恒常性の実験的検証を可能にし、新たな基础物理学的知见をもたらすことが期待されます。
论文情报
, "Frequency Ratio of 199Hg and 87Sr Optical Lattice Clocks beyond the SI Limit", Physical Review Letters Online Edition: 2015/6/10 (Japan time), doi:10.1103/PhysRevLett.114.230801.
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