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2020 年度 実績報告書

秒の再定義への貢献を目指したYb/Sr光格子時計の周波数比計測に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19J10824
研究機関横浜国立大学

研究代表者

久井 裕介  横浜国立大学, 理工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
キーワード光格子時計 / 秒の再定義 / 時計遷移周波数比 / 原子時計
研究実績の概要

本年度は、主に産業技術総合研究所(産総研)におけるYb光格子時計とSr光格子時計の比較、すなわちYb/Sr時計遷移周波数比の測定を行った。まず、前年度に行ったSr光格子時計の系統不確かさ低減の結果を受けて、不確かさの再評価を行ったところ1.1×10^-16となった。この値は以前に産総研のグループが報告した値の1/3以下であり、典型的な原子泉型Cs原子時計よりも小さな値である。次に、このSr光格子時計と、産総研のYb光格子時計の間の周波数比を6日間(計約70000秒)にわたって測定した。周波数比計測の統計不確かさは5.1×10^-17となった。一方、Sr・Yb光格子時計のトータルの系統不確かさは4.1×10^-16であり、系統不確かさによって制限される測定となった。この結果は、前回の報告では統計不確かさで制限されていたことを考えると、我々のグループとしては大きな進歩となった。その要因は、前年度に行ったSr光格子時計の長期運転に向けた堅牢化が功を奏したものといえる。以上の結果はメトロロジーの分野において権威と伝統ある雑誌であるMetrologiaにて発表した。さらに、本論文を根拠に、consultative committee for time and frequency (CCTF)と呼ばれる、秒の再定義に向けた議論を行う会議にて我々の周波数比の値を報告し、光格子時計による秒の再定義への動きに貢献した。
上記の論文を発表した後も、Yb/Sr時計遷移周波数比の値の再現性を確認するために2020年12月~2021年1月にわたって10回程度実験を行った。この実験の中で、さらなる周波数安定度の向上と不確かさの低減を行った。また、周波数比計測の実験における周波数安定度について、新たな知見が得られた。実験の詳細については発表に向けて共同研究者と調整中である。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Improved frequency ratio measurement with 87Sr and 171Yb optical lattice clocks at NMIJ2021

    • 著者名/発表者名
      Hisai Yusuke、Akamatsu Daisuke、Kobayashi Takumi、Hosaka Kazumoto、Inaba Hajime、Hong Feng-Lei、Yasuda Masami
    • 雑誌名

      Metrologia

      巻: 58 ページ: 015008~015008

    • DOI

      10.1088/1681-7575/abc104

    • 査読あり
  • [学会発表] 産総研におけるYb/Sr時計遷移周波数比計測の不確かさ低減2020

    • 著者名/発表者名
      久井裕介、赤松大輔、小林拓実、保坂一元、稲場肇、洪鋒雷、安田正美
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会

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公開日: 2021-12-27  

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