理化学研究所（理研）開拓研究本部香取量子計測研究室の山口敦史専任研究員（光量子工学研究センター時空間エンジニアリング研究チーム専任研究員）、香取秀俊主任研究員（光量子工学研究センター時空間エンジニアリング研究チームチームリーダー、東京大学大学院工学系研究科教授）、理研仁科加速器科学研究センター核化学研究開発室の重河優大特別研究員、羽場宏光室長、東北大学先端量子ビーム科学研究センターの菊永英寿准教授、金属材料研究所アルファ放射体実験室の白崎謙次室長、高エネルギー加速器研究機構素粒子原子核研究所和光原子核科学センターの和田道治前センター長らの共同研究グループは、イオントラップに捕獲されたトリウム 229のアイソマー状態の寿命を決定した。
トリウム 229 の原子核は、エネルギーがわずか 8.3 電子ボルト（eV）の超低エネルギー原子核励起状態（アイソマー状態）を持っており、レーザーで励起できることが大きな特徴。
この励起状態へレーザーで励起すると「原子核時計」と呼ばれる極めて正確な周波数標準が実現できると期待されている。
しかし、その実現に不可欠なパラメーターである、イオントラップに捕獲されたトリウム 229 のアイソマー状態の寿命は分かっていなかった。
今回、共同研究グループは、トリウム 229 イオンを真空中に捕獲する装置を開発した。
その装置で捕獲したトリウム 229 イオンの集団から、原子核がアイソマー状態にあるイオンを選択的に検出する独自の技術も開発し、アイソマー状態の寿命を決定した。
この結果は、原子核時計実現に向けた大きな前進であり、原子核時計による基礎物理定数の恒常性の検証といった物理学の根幹に関わる研究への道を開く成果。
今後は、原子核時計の実現を目指し、二つの大きな段階を達成する必要がある。すなわち、①原子核遷移を励起するためのエネルギー8.3eV（波長 149nm）のレーザーを作製する、②そのレーザーで原子核を励起する、という 2 点。
これらの段階を数年以内に達成し、原子核時計を実現する計画。原子核時計は、周波数標準としての応用に加え、物理学の根幹に関わる基礎物理定数の恒常性の検証にも有用であると考えられている。基礎物理定数の値は、宇宙の膨張とともに変化している可能性が指摘されている。
原子核時計は、この変化に対する感度が、既存の原子時計よりも数桁大きいと予想されており、宇宙膨張の謎に迫る研究への応用も期待される。＜高エネルギー加速器研究機構（KEK）＞
トリウム 229 の原子核は、エネルギーがわずか 8.3 電子ボルト（eV）の超低エネルギー原子核励起状態（アイソマー状態）を持っており、レーザーで励起できることが大きな特徴。
この励起状態へレーザーで励起すると「原子核時計」と呼ばれる極めて正確な周波数標準が実現できると期待されている。
しかし、その実現に不可欠なパラメーターである、イオントラップに捕獲されたトリウム 229 のアイソマー状態の寿命は分かっていなかった。
今回、共同研究グループは、トリウム 229 イオンを真空中に捕獲する装置を開発した。
その装置で捕獲したトリウム 229 イオンの集団から、原子核がアイソマー状態にあるイオンを選択的に検出する独自の技術も開発し、アイソマー状態の寿命を決定した。
この結果は、原子核時計実現に向けた大きな前進であり、原子核時計による基礎物理定数の恒常性の検証といった物理学の根幹に関わる研究への道を開く成果。
今後は、原子核時計の実現を目指し、二つの大きな段階を達成する必要がある。すなわち、①原子核遷移を励起するためのエネルギー8.3eV（波長 149nm）のレーザーを作製する、②そのレーザーで原子核を励起する、という 2 点。
これらの段階を数年以内に達成し、原子核時計を実現する計画。原子核時計は、周波数標準としての応用に加え、物理学の根幹に関わる基礎物理定数の恒常性の検証にも有用であると考えられている。基礎物理定数の値は、宇宙の膨張とともに変化している可能性が指摘されている。
原子核時計は、この変化に対する感度が、既存の原子時計よりも数桁大きいと予想されており、宇宙膨張の謎に迫る研究への応用も期待される。＜高エネルギー加速器研究機構（KEK）＞
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