光格子時計
英語：cryogenic optical lattice clock
複数本のレーザー光の干渉によって原子を閉じ込める領域を形成し、領域内に閉じ込められた多数の原子を同時計測して時を刻む、原子時計の一種。
光格子時計は約10のマイナス18乗の精度で時を観測することができる。東京大学大学院工学系研究科の香取秀俊教授によって開発された世界初の光格子時計は、ストロンチウム原子を用いて時間経過を計測している。
光格子時計の精度はセシウム原子時計の精度に基づく現行の「秒」の定義を更新する可能性があるとして、研究が進められている。また、光格子時計を測地技術に応用し、より精度の高い標高計測や地殻変動の観測を可能にする研究も進められている。
ひかりこうし‐どけい〔ひかりカウシ‐〕【光格子時‐計】
光格子時計
光格子時計
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/07/07 05:33 UTC 版)
レーザーを使って原子を光格子に捕捉するアイデアはロシアの物理学者Vladilen Letokhovによって1960年台に提唱された。原子時計の脱進機のためのマイクロ波から光波（計測はより難しいが性能はより高い）までの波長域についての理論はジョン・ホールとテオドール・ヘンシュによって開拓され、2005年にノーベル物理学賞を受賞した。2012年にノーベル物理学賞を受賞したデービッド・ワインランドは高い安定性の時計を開発するための捕捉された単一イオンの性質を探求したパイオニアであった。最初の光時計はNISTのJun Ye, Andrew Ludlowによってストロンチウムを用いて2000年に開発が始められ、2006年に発表された。 フェムト秒周波数コムと光格子の開発は原子時計を新世代へと導いた。これらの時計はマイクロ波よりも可視光を放出する原子遷移に基づいている. 光時計の開発の主な障壁は光周波数の直接計測の困難さにある。この問題はフェムト秒周波数コムと呼ばれる自己参照型モード同期レーザーによって解消された, 2000年に周波数コムが開発される以前は、テラヘルツ技術が電波と光周波数のギャップを埋めるために必要とされていたが、そのシステムは煩雑なものだった。しかし、周波数コムが洗練されたことで、この計測の可用性は大幅に上がり、世界各地で数々の光時計が開発される道を開いた。 電波の波長域では、吸光分光法が発振器（この場合レーザー）を安定させるために用いられる。光の周波数がフェムト秒コムを用いて可算的な電波周波数に分割される際、位相ノイズの帯域幅も同じ因子によって分割される。レーザー位相ノイズの帯域幅は安定なマイクロ波源よりも一般的に大きいが、分割後にはより小さくなる 光周波数を用いた原子時計の主要な標準システムは以下のものがある: イオントラップ中に隔離された単一イオン; 光格子中に捕捉された中性原子 三次元量子気体の光格子中に充填された原子群 これらのテクニックは原子やイオンを外部の雪道から高度に隔離し、非常に安定な周波数基準を実現する。レーザーおよび磁気光学トラップを用いて原子を冷却することで、精度の向上が得られる。 捕捉原子の候補としては、Al+, Hg+/2+, Hg, Sr, Sr+/2+, In+/3+, Mg, Ca, Ca+, Yb+/2+/3+, Yb and Th+/3+.がある。原子時計の電磁放射線の色はシミュレートされた元素に依存する。例えば、カルシウム光時計は赤色光が産出された際に共鳴し、イッテルビウム光時計は紫色光で共鳴する。
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