概要
東北大学金属材料研究所アルファ放射体実験室の白崎謙次室長、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、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ました。
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です。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ます。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ませんでした。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ました。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ました。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です。
本研究は、科学雑誌『Nature』（4月17日付：日本時間4月18日）に掲載されました。
詳細
- プレスリリース本文 [PDF: 773 KB]
- Nature [DOI: 10.1038/s41586-024-07296-1]
