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誤差160億年に1秒の時計誕生 「光格子時計」

| ニュース・お知らせ, 製品・サービス開発 | 02/10/2015


tokyo university

時計の概念を巻き直す
日付:2015年02月10日
配信元:東京大学

光格子(ひかりこうし)時計と呼ばれる時計を開発する東京大学などの研究グループが、160億年に1秒しか狂わない極めて高い精度を達成したと発表した。実験で確認された中では世界最高の精度という。9日付の英科学誌ネイチャー・フォトニクスに論文が掲載された。

時間を正確に測ること。それは、自然界の中から、「不変な周期現象」を見つけ出す試みでした。

かつては地球の自転や公転という周期現象が時間の「ものさし」に使われていました。ところが、たとえば、地球の自転は潮汐摩擦によってだんだん遅くなります。このものさしの精度をグッと向上させたのが、1955年に発明されたセシウム原子時計です。これは、その後大きく進歩し、今では絶対零度近くまで冷やしたセシウム原子が吸収するマイクロ波の振動数を利用し、3000万年に1秒も狂いません。

そして、東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の香取秀俊教授が挑戦しているのはなんと、宇宙の年齢の2倍以上の、300億年で1秒も狂わない超高精度の時計、「光格子時計」です。

なぜそんなに高精度で時間を測りたいのか?

さて、ふつうに暮らしている限りは、3000万年に1秒の誤差を気にすることはありません。それなのになぜ、香取教授はさらに3桁も精度を上げ、300億年に1秒の誤差、すなわち、10−18秒まで測れる時計を作ろうと考えたのでしょうか?

それには、アインシュタインの「特殊相対性理論」と「一般相対性理論」が関わってきます。特殊相対性理論によると、動いている物体では時間がゆっくりと流れます。また、一般相対性理論によると、重力が強いところでは時間がゆっくりと流れます。ところが、人が歩く程度の速さや、高低差1cmで生じる重力エネルギーの差による時間の遅れはごくごくわずかで、いまの原子時計では測ることができません。しかし、18桁の有効数字で時間を読める時計なら、この日常生活に現れる時間の遅れさえ捉えることができるのです。

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