2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research to realize the definition of the kilogram based on the fundamental constants
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16H03901
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
倉本 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (60356938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大久保 章 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (30635800)
藤井 賢一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 首席研究員 (50357901)
水島 茂喜 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (60358091)
稲場 肇 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (70356492)
藤田 一慧 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (80759952)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | キログラム / プランク定数 / アボガドロ定数 / 物理定数測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、普遍的な物理定数によって、キログラムを定義することが検討されている。これまでに我々は、シリコン単結晶の密度などからアボガドロ定数を高精度に測定し、定義改定実現のための研究を進めてきている。アボガドロ定数測定の高精度化には、密度測定に必要なシリコン単結晶球体体積測定の高精度化が支配的な役割を果たす。本研究ではキログラムの基礎物理定数による定義実現のため、次の研究開発を行う。
1） 質量1 kgのシリコン単結晶球体の直径を、ほぼ原子間距離に等しい0.3 nmの精度で測定する青色半導体レーザー干渉計を開発し、球体体積を1.0E-8の精度で決定する。
2） 28Si同位体濃縮シリコン結晶を用い、アボガドロ定数を世界最高精度(1.4E-8)で決定する。
この目標を達成するために、以下の項目を平成30年度に実施した。
1）Si球体直径測定用青色半導体レーザー干渉計開発：426 nm付近で光周波数チューニングが可能なシステムを構築した。光周波数の基準には長さの国家計量標準である「光コム」を用い、20 GHzの範囲にわたる光周波数掃引にもとづくSi球体直径測定を可能とした。
2）すでに2017年度に28Si単結晶球体を用いたアボガドロ定数測定：28Si単結晶球体の直径測定、質量測定、表面分析を実施し、アボガドロ定数を世界最高精度（1.2E-8）で決定している。新たなキログラムの定義の基準となるプランク定数の値がすでに科学技術データ委員会（CODATA）によって決定されているが、この値の決定に本研究で決定したアボガドロ定数から導出したプランク定数も採用されている。また、2018年11月に開催された国際度量衡総会においてプランク定数にもとづく新たなキログラムの定義が2019年5月20日から施行されることが決定された。本研究の成果は、1889年に国際キログラム原器によってキログラムが定義されて以来、130年ぶりとなる改定に大きく貢献する歴史的な成果といえる。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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