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【本学研究者情报】

〇先端量子ビーム科学研究センター
准教授　菊永 英寿（きくなが ひでとし）

　東北大学 金属材料研究所 アルファ放射体実験室
　室長?講師　白崎 謙次（しらさき けんじ）
　

【概要】

　理化学研究所（理研）开拓研究本部香取量子计测研究室の山口敦史専任研究员（光量子工学研究センター时空间エンジニアリング研究チーム専任研究员）、香取秀俊主任研究员（光量子工学研究センター时空间エンジニアリング研究チームチームリーダー、东京大学大学院工学系研究科教授）、理研仁科加速器科学研究センター核化学研究开発室の重河优大特别研究员、羽场宏光室长、东北大学先端量子ビーム科学研究センターの菊永英寿准教授、金属材料研究所アルファ放射体実験室の白崎谦次室长、高エネルギー加速器研究机构素粒子原子核研究所和光原子核科学センターの和田道治前センター长らの共同研究グループは、イオントラップに捕获されたトリウム229^[1]のアイソマー状态^[2]の寿命を决定しました。

　トリウム229の原子核は、エネルギーがわずか8.3电子ボルト（别痴）^[3]の超低エネルギー原子核励起状态（アイソマー状态）を持っており、レーザーで励起できることが大きな特徴です。この励起状态へレーザーで励起すると「原子核时计^[4]」と呼ばれる極めて正確な周波数標準が実現できると期待されています。しかし、その実現に不可欠なパラメーターである、イオントラップに捕獲されたトリウム229のアイソマー状态の寿命は分かっていませんでした。今回、共同研究グループは、トリウム229イオンを真空中に捕獲する装置を開発しました。その装置で捕獲したトリウム229イオンの集団から、原子核がアイソマー状態にあるイオンを選択的に検出する独自の技術も開発し、アイソマー状態の寿命を决定しました。この結果は、原子核時計実現に向けた大きな前進であり、原子核時計による基礎物理定数の恒常性の検証といった物理学の根幹に関わる研究への道を開く成果です。

　本研究は、科学雑誌『Nature』（4月17日付：日本时间4月18日）に掲载されました。

本研究で开発したトリウム229のイオントラップ装置概念図

【用语解説】

[1] トリウム229：
トリウムは原子番号90の元素。質量数229の同位体であるトリウム229原子核は、基底状態からわずか8.3電子ボルト（eV）のエネルギー領域にアイソマー状態と呼ばれる準安定状態を持つ。このアイソマー状态は基底状態の原子核にレーザーを照射して作り出すことができる。このレーザー励起を利用すると周波数が非常に正確な「原子核時計」を実現できると期待され、近年注目を集めている。

[2] アイソマー状態：
原子核の励起状態で、その寿命がおよそナノ秒（10億分の1秒）より長い準安定状態のこと。イオントラップされたトリウム229のアイソマー状态の寿命は本研究で初めて実験的に測定された。

[3] 電子ボルト（eV）:
エネルギーの大きさを示す単位で、电子1个が真空中で1ボルトの电位差で加速されたときに得るエネルギー。トリウム229アイソマー状态のエネルギー8.3别痴は、光の波长に换算すると真空紫外领域の149苍尘に相当する。

[4] 原子核時計、原子時計:
原子时计とは、原子のエネルギー準位间の迁移周波数を基準とする周波数标準である。今まで开発された原子时计は、すべて原子の「电子」迁移の共鸣周波数を基準としてきた。例えば、现在の1秒は、セシウム原子のマイクロ波领域の电子迁移の共鸣周波数で定义されている。これに対して、原子核时计は、「原子核」迁移の共鸣周波数を基準とする。原子核迁移の周波数は、环境ノイズの影响を受けにくいため、既存の原子时计を上回る正确さを実现できると期待されている。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 先端量子ビーム科学研究センター
准教授　菊永 英寿（きくなが ひでとし）
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東北大学 金属材料研究所 アルファ放射体実験室
室長?講師　白崎 謙次（しらさき けんじ）
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（报道に関すること）
东北大学大学院理学研究科
広报?アウトリーチ支援室
电话：022?795?6708
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东北大学金属材料研究所
情报企画室広报班
电话：022-215-2144
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