レーザーで原子核の「住所」を特定　岡山大学が固体原子核時計の高精度化に道を開く新手法を実現 [すらいむ★]

レーザーで原子核の「住所」を特定　岡山大学が固体原子核時計の高精度化に道を開く新手法を実現

　岡山大学とオーストリア・ウィーン工科大学などによる国際共同研究グループが、レーザーを使って結晶中のトリウム229原子核の周囲環境を精密に可視化する「レーザーメスバウアー分光」法を開発しました。

（以下略、続きはソースでご確認ください）

RSK山陽放送　8/21(金) 3:00
https://news.yahoo.co.jp/articles/0059cb108597f39ab64019154f88abc071ee2e10

>>その原子時計をさらに超える精度を目指す次世代の時計として、「原子核時計」が注目を集めています。原子時計が原子の電子の遷移を利用するのに対し、原子核時計は原子の中心にある原子核の遷移を利用します。

>>原子核は周囲の原子からの影響を受けにくいため、多数の原子が存在する固体中に埋め込んだ状態でも時計として利用できる点が大きな特長です。

>>なかでも原子番号90の元素トリウムの同位体であるトリウム229は、既知の原子核の中で例外的に低いエネルギーで励起できる原子核として知られており、レーザーで直接励起できる唯一の原子核です。近年、トリウム229原子核のレーザー励起が達成され、実際に原子核時計として利用できることが示されました。

>>■高精度化を阻む「結晶の中の謎」

>>高精度な固体原子核時計を開発するうえで、避けて通れない課題がありました。

>>トリウム229が結晶などの物質中でどのような環境に置かれ、その環境が時計の性能にどのような影響を与えるのかが、十分に解明されていなかったのです。

>>従来、物質の中で原子核がどのような環境にあるかを調べる強力な方法として「メスバウアー分光」が、化学・地質学・物性物理学など幅広い分野で活用されてきました。

>>しかしこの手法はガンマ線しか使えなかったため、大型装置や放射線源が必要でした。

>>2研究できる研究所が少なすぎるから時間に関する理論があまり進んでいなかったのか！

>>波長148 nmの真空紫外レーザーをトリウム229を含むフッ化カルシウム結晶に照射し、トリウム229原子核の低エネルギー遷移を直接調べることに成功しました。

>>結晶中のトリウム229は、周囲の原子がもたらす電場に勾配がある場合、基底状態が3つ、励起状態が2つに分裂します。真空紫外レーザーの周波数を変えていくと、基底状態と励起状態のエネルギー差とレーザーのエネルギーが一致（共鳴）したときに原子核が励起されます。

>>「トリウム229は、レーザーで直接操作できる可能性を持つ、非常に珍しい原子核です。今回、結晶の中でトリウム229がどのような場所に入り、どのように振る舞っているのかを、原子核自身をセンサーとして利用して調べることができました。高精度固体原子核時計の実現には、結晶の中の環境を理解することが欠かせません。今回の成果は、そのための大きな一歩です。」

>>実験の結果、フッ化カルシウム結晶中にはトリウム229が存在する場所（サイト）が4種類あることが初めて明らかになりました。

>>「サイト1」と名付けられた場所では分裂が観測されず、周囲の原子がもたらす電場勾配が非常に小さいことが確認されました。「サイト2」では、6本すべての分裂線を観測することに成功しました。

>>4時間に関する理論がことが大幅に進んだのか

>>>真空紫外レーザーで励起した後に青色のレーザーを照射すると励起状態の寿命が短くなる「クエンチ」現象についても、サイトごとに評価を行いました。

>>レーザー照射中の寿命は最も影響を受けるサイトで約1/6にまで減少し、その減少率はサイトごとに大きく異なることが分かりました。

>>■固体原子核時計の設計に不可欠な基盤情報を提供

>>今回実現したレーザーメスバウアー分光法は、新しい試料に対して広い周波数範囲で一度に多数のピークを観測し、それぞれのサイトの情報を調べることを可能にします。

>>これにより、高精度な固体原子核時計に適した結晶環境を発見するための新しい探索技術が提供されることになります。

>>6従来観測機器より大幅に性能が上がって複数同時に観測可能になった！

>>また、自然界の基本法則が本当に一定であるかを調べる研究や、未知の物理現象を探索する研究にも役立つ可能性があります。

>>研究グループは今後、得られた知見をもとに、より時計に適した結晶環境の探索や、トリウム229原子核の制御技術の高度化を進め、高精度固体原子核時計の実現を目指すとしています。

>>この手法は固体原子核時計の高精度化を加速するだけでなく、原子核物理・物性物理・量子技術をつなぐ研究基盤になるものと考えられます。

>>8

ダークエネルギーの発生原因を特定できるのか
ダークマターにレーザーを照射したときにどのような反応を示すかを確かめれるようになったのか


量子力学の奇妙なエネルギー法則も複数同時に計測できるから観測できるのかな

>>の実験装置が小型ならいろいろな研究室が導入できるから一気に科学が進展していくな！

>>1の技術と下記の技術は相性が良いのなら下記と組み合わせればよいのではないのか

「軟X線」と「硬X線」を同時照射、KEKが世界初の実験装置公開 [すらいむ★]
2026/08/21(金) 23:48:33.02
https://egg.5ch.io/test/read.cgi/scienceplus/1787323713/

>>2
この前たしか波長が厳密に測定されてたやつだな
めっちゃピーキーだったはず

オシレーターで何桁精度が上がるんだっけ？