原子核時計実現にむけたトリウム229イオンのレーザー冷却

2023 Fiscal Year Comments on the Screening Results

• Project/Area Number: 23H00094
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 山口 敦史 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (70724805)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 重河 優大 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 特別研究員 (60845626)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31

Summary of the Research Project

トリウムの同位体Th-229 は、共鳴エネルギーがわずか8.3 eVと異常に低い原子核遷移をもつ。Th-229 は原子核を直接レーザー分光することができる、現在知られている唯一の元素である。本研究では、Th-229における非常に低い共鳴エネルギーの原子核遷移を利用した原子核時計の実現を目指し、Th-229イオンをレーザー冷却する手法を確立する。

Scientific Significance and Expected Research Achievements

Th-229の原子核時計を使うと、現在18桁の精度を誇る既存の原子時計より３桁以上高い感度で微細構造定数の変化を検出できると予測されている。原子時計を凌駕する精度をもつ時計を作るという目的は極めてストレートかつ普遍的であり、実現されれば基礎物理学から様々な応用科学、工学、産業技術まで、極めて広範な分野に大きな波及効果をもたらす。