固体原子核時計のリセットは電子が担う？

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2026-01-09

natural_sciences

{'items': [{'key': '1ceff', 'term': '原子時計と原子核時計', 'description': {'blocks': [{'key': '7t06k', 'text': 'これらの時計はいずれも、特定の2つのエネルギー準位間の遷移によって吸収される光やマイクロ波の振動数が一定であることを利用し、時間の基準を作ります。原子核時計は、原子核が原子よりも4〜5桁も小さいおかげで、環境変化の影響を受けにくいと考えられています。原子核時計の実現には2つのエネルギー準位間の遷移をレーザーで精密に制御する必要があります。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '6vpov', 'term': '原子核の励起状態', 'description': {'blocks': [{'key': '6pnpc', 'text': '量子力学においては、原子核はとびとびのエネルギー状態を持ちます。この中で一番低いエネルギー状態（基底状態）にある原子核に、光や電子などの粒子を当ててエネルギーを与えると、原子核はそのエネルギーを吸収し基底状態とは異なる状態に移ります。この状態は一般に励起状態と呼ばれ、励起に必要なエネルギーを励起エネルギーといいます。ある時間（寿命）が経過すると、励起状態の原子核は基底状態に戻ります。なお、特に寿命が長いものをアイソマーと言います。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'b0lrj', 'term': '大型放射光施設SPring-8', 'description': {'blocks': [{'key': 'enfvs', 'text': '兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高性能の放射光を生み出す理化学研究所の施設で、利用者支援等は高輝度光科学研究センター（JASRI）が行っています。SPring-8の名前はSuper Photon ring-8 GeV（ギガ電子ボルト）に由来します。放射光とは、電子を光とほぼ等しい速度まで加速し、磁場によって進行方向を曲げた時に発生する、細く強力な電磁波のことです。SPring-8では、この放射光を用いて、ナノテクノロジーやバイオテクノロジー、産業利用まで幅広い研究が行われています。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'flnl9', 'term': 'クエンチ', 'description': {'blocks': [{'key': 'd54q5', 'text': '「クエンチ」はもともと「消す」「冷ます」という意味を持ち、さまざまな科学分野で“状態を急に変化させる”という意味合いで使われる言葉です。本研究では、自然にまかせると結晶中で約10分の寿命を持つトリウム229のアイソマーを、能動的に基底状態へ素早く戻す（脱励起を加速する）という意味で用いています。原子核時計を動作させるためには、短い時間間隔でアイソマーの励起と脱励起を繰り返す必要があります。しかし、アイソマーの長い寿命は高精度を得る上では重要である一方で、時計のサイクルを進める際には“リセットが遅い”という問題になります。そのため、アイソマー準位をクエンチさせる技術は、固体原子核時計の実際の動作（初期化）に不可欠となる重要な要素です。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '3hnb0', 'term': 'eV', 'description': {'blocks': [{'key': '50kob', 'text': 'エネルギーの単位。例えば、2 eVは赤色の光（波長~620 nm、振動数~480兆 Hz）に対応します。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '45rqe', 'term': '暗黒物質', 'description': {'blocks': [{'key': '29c1m', 'text': '宇宙には、通常物質（原子・分子など）の5～6倍の量の暗黒物質が存在します。質量は持つが、望遠鏡などでは観測できないことから、このような名前が付けられており、その正体はいまだ解明できていません。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'cnbmn', 'term': '物理定数の経年変化', 'description': {'blocks': [{'key': '6seol', 'text': '例えば、電子の電荷（厳密には微細構造定数と呼ばれる電荷に関連した数）は永久に変わることがないだろうと考えられており、従って物理定数と呼ばれてきました。近年、このような物理定数も宇宙史のスケールでは経年変化するかもしれないとの仮説が浮上しています。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'fo7q3', 'term': '欠陥準位', 'description': {'blocks': [{'key': 's8m3', 'text': 'CaF₂ は電子が存在できない大きなエネルギー領域（バンドギャップ）を持つ結晶（絶縁体）で、通常はこのエネルギー領域に電子の居場所はありません。しかし、結晶の構造がわずかに乱れた部分（欠陥）や、原子を別の元素に置き換えた周囲では、このバンドギャップの中に電子が一時的にとどまれる特別な準位が生じます。これを「欠陥準位」と呼びます。本研究で用いた CaF₂ では、一般的な結晶欠陥による欠陥準位に加え、トリウムをドープした近傍にも新たな欠陥準位が形成されます。このトリウム近傍の欠陥準位が励起電子を強く捕まえることで、アイソマーの脱励起（クエンチ）を促す重要な役割を果たしていると考えられます。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}]}

['sci']

['笠松良崇']

https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/image/photo_drwan_640.png

笠松 良崇

教授

理学研究科

https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/2c86f4ac3a55cbb2.html