プレスリリース・研究成果

概要

　東北大学の小無健司特任准教授、菊永英寿准教授、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研究員、理研仁科加速器科学研究センターRI応用研究開発室の羽場宏光室長、宇宙航空研究開発機構の満田和久教授、日本原子力研究開発機構の中村圭佑主査、九州大学大学院の前畑京介准教授らの共同研究グループは、トリウム229（²²⁹Th：原子番号90、質量数229）原子核の準安定状態である「アイソマー状態」のエネルギーを決定しました。

　本研究成果は、トリウム229原子核の精密レーザー分光を通じて、将来の原子核時計の実現につながると期待できます。

　トリウム229の原子核は、基底状態からわずか数エレクトロンボルト（eV）のエネルギー領域にアイソマー状態と呼ばれる準安定状態を持っています。基底状態の原子核にレーザー照射してアイソマー状態を作り出せるのは、トリウム229の原子核が唯一と考えられるため、超高精度な「原子核時計」への応用の可能性などから注目を集めています。しかし、2007年までの既報のアイソマー状態のエネルギー値は、実験を行うグループの間で一致していませんでした。

　今回、共同研究グループは、本研究で開発した超伝導遷移端センサーと呼ばれる高いエネルギー分解能のガンマ線分光器を用いて、トリウム229原子核から放射されるガンマ線のエネルギーを精密に測定し、アイソマー状態のエネルギーを8.30±0.92 eVと決定しました。この値は、2019年に異なる実験手法で測定された、他のニつの実験グループによる最新の測定値と一致しました。

　本研究は、米国の科学雑誌『Physical Review Letters』のEditors’Suggestionに選ばれ、オンライン版（11月26日付）に掲載されました。