异なる原子の光格子时计の短时间精密比较に成功 周波数比の高速かつ超精密な测定は新しい物理への窓を开く
理研の光格子时计の実験室の様子
様々なレーザー光源を用いてイッテルビウム原子とストロンチウム原子を捕获、冷却し、光格子时计を実现します。制御システムによってレーザー光のパルスのタイミングや周波数を制御します。
© 2016 Hidetoshi Katori.
东京大学大学院工学系研究科の香取秀俊教授と理化学研究所の研究グループは、イッテルビウム原子とストロンチウム原子を用いた光格子时计を、世界最高精度かつ最短の计测时间で比较することに成功しました。
光时计は、现状で最も高精度な周波数计测を可能にする装置であり、次世代の时计として世界中で研究が进められています。最先端の光时计では、その光时计が最高精度であることを証明すること自体が、大きな挑戦です。
研究グループは、イッテルビウム原子とストロンチウム原子を「魔法波长」で作られた光格子の中に捕获?计测する光格子时计を开発して周波数を比较しました。その结果、国际単位系の1秒の実现精度を10倍近く上回る5虫10-17の不确かさで周波数比を决定し、异なる原子时计の周波数比较の最高精度を更新しました。さらに、周波数比较の安定度を上げる「同期比较」手法を适用することによって、従来に比べて90倍も速い、わずか150秒でこの周波数比较を実现しました。
「异なる原子の周波数比较でこのような精度を达成できると、光格子时计は本来の时计の役割を超えて、未知の物理を探索する検出器の役割を担うようになります」と香取教授は话します。「このような周波数比の高精度な计测は、物理定数の恒常性の検証を可能にし、标準理论を超える新しい物理の构筑に贡献する可能性があります」と期待を寄せています。
论文情报
, "Frequency Ratio of Yb and Sr clocks with 5x10-17 uncertainty at 150 seconds averaging time", Nature Photonics 10, 258 (2016), doi:10.1038/nphoton.2016.20.
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