レーザーによりトリウム時計が時を刻み始める
原題: Thorium Clocks Start Ticking with Lasers
日本語訳
# レーザーによって時を刻み始めたトリウム時計
原子時計は極めて正確だ。しかし、当然ながら「より良い」という定義次第では、原子時計の中にも性能の差が存在する。ウィーン大学の研究者たちは、優れたトリウムを用いた原子時計を開発したと発表した。これは必ずしも他の原子時計より正確であるとは限らないが、自己調節機能を備えている点が特徴だ。
どうやら従来の原子時計は、安定性を維持するために外部からの補助を必要としていたようだ。しかし、2つの状態間のエネルギーギャップが非常に狭いトリウムは、レーザーを用いることで優れた時計になり得ると科学者たちは考えてきた。しかし、レーザーには極めて精密な特性が求められ、少なくとも初期の実験においては、別の核時計がその役割を担っていた。
当然ながら、レーザーを用いて光源（この場合はトリウム結晶）を励起し、その出力を利用してレーザー自体を調整できれば理想的である。研究チームは、まさにそれを実現したようだ。レーザーがドリフト（変動）すると、トリウム原子核の光吸収量が減少し、それによって出力周波数が補正される仕組みだ。物理学的な詳細については、Natureに掲載された原著論文を参照してほしい。
時間標準としては光学原子時計が主流だが、今回の研究は将来的にさらなる高精度化を実現する可能性を秘めている。
原文（英語）を表示
Atomic clocks are super accurate. But, unsurprisingly, some atomic clocks are better than others, depending on your definition of better. Researchers at Vienna University claim to have a superior thorium-based atomic clock. It isn’t necessarily more accurate than other atomic clocks, but it is self-regulating.
Apparently, prior atomic clocks need help to stay stable. But scientists have thought that thorium, with its very narrow gap between two states, would make an excellent clock with the help of a laser. However, the laser has to have precise properties that, at least in early experiments, were provided by another nuclear clock.
Obviously, you’d like to be able to use a laser to excite the source — a thorium crystal in this case — and then use the output of that to adjust the laser. That’s apparently what the team has done. If the laser drifts, the thorium nuclei absorb less light, and that adjusts the output frequency to compensate. If you can follow the physics, you can read the source paper in Nature.
Optical atomic clocks are the way to go for time standards, but this research has promise to provide even more accurate results in the future.