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原子核で時を刻む「トリウム時計」 ウィーンと清華大が初の動作実証
2026年10月7日、ウィーン工科大学と清華大学のチームが、トリウム229の原子核遷移を基準にする時計の動作をそれぞれ実証しました。レーザーで、フッ化カルシウム結晶に埋め込まれた原子核を測定する方式です。 清華大はウィーンの装置に比べて約6倍の安定性と、別々に作製した結晶間での信号の再現性を報告。ウィーンは人の介入なしで24時間超運転し、周波数不安定度が約10⁻¹⁵に達する成果を示しました。
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研究の答え
重要なポイント
- 2026年10月7日、ウィーン工科大学と清華大学のチームが、トリウム229の原子核遷移を基準にする時計の動作をそれぞれ実証しました。レーザーで、フッ化カルシウム結晶に埋め込まれた原子核を測定する方式です。
- 清華大はウィーンの装置に比べて約6倍の安定性と、別々に作製した結晶間での信号の再現性を報告。ウィーンは人の介入なしで24時間超運転し、周波数不安定度が約10⁻¹⁵に達する成果を示しました。
AI プロンプト
openai.comCreate a landscape editorial hero image for this Studio Global article: What did the independent TU Wien and Tsinghua University teams achieve with the world’s first working thorium-229 nuclear clocks, reported i. Article summary: The TU Wien and Tsinghua University teams independently demonstrated working clocks whose reference is an energy transition *inside* thorium-229 nuclei, rather than an electron transition. Their October 7 Nature reports . Topic tags: general, academic, general web, news. Style: premium digital editorial illustration, source-backed research mood, clean composition, high detail, modern web publication hero. Use reference image context only for broad subject, composition, and topical grounding; do not copy the exact image. Avoid: logos, brand marks, copyrighted characters, real person likenesses, fake screenshots, UI text, readable text, watermarks, charts with fa
ウィーン工科大学（TU Wien）と北京の清華大学の研究チームが、それぞれ独立に、トリウム229の原子核の状態変化を基準にする時計を実証しました。成果は2026年10月7日、学術誌『Nature』で報告されました。長年の研究目標が「実際に動く装置」になった一方、現時点で最高性能の光原子時計を上回ったわけではありません。12
電子ではなく、原子核の変化を読む
一般的な光原子時計は、原子の中の電子がエネルギー状態を移る際の遷移を利用します。核時計では、時計の基準となる変化が原子核の内部で起こります。両チームはトリウム229の原子核をフッ化カルシウム結晶に埋め込み、レーザーで照射。その遷移に対応する周波数を時計の基準にします。ウィーンの装置では、波長148ナノメートルの遷移にレーザーを合わせ、フィードバック制御で周波数を保ちます。2
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「核時計」という名前ですが、核分裂や核融合を使う装置ではありません。また、原子やイオンを真空中に閉じ込める従来型の光原子時計とは異なり、トリウムを含む固体結晶を使っています。7
北京は結晶の再現性、ウィーンは自動運転
清華大のチームは、ウィーンの装置と比べて約6倍の安定性を報告しました。また、別々に作製した結晶から得られた信号が約3×10⁻¹³の水準で一致したとしています。時計の信号が、特定の一つの結晶だけに依存しない可能性を示す結果です。4
一方、ウィーンのチームが示したのは、レーザーを自動で安定化し、人が手を加えずに24時間を超えて動かすことでした。1日運転した際の周波数不安定度は約10⁻¹⁵に近づき、「約3,000万年に1秒のずれ」に相当すると説明されています。2
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ただし、これらの数字は同じ性能を測っているわけではありません。時間経過に対する安定性、異なる結晶間での再現性、外部基準に対する正確さは関係しますが、別々の指標です。そのため「約6倍」という結果を、両時計の総合的な精度を一つの尺度で比べた順位と受け取るのは適切ではありません。2
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実用化はこれから。それでも意味がある理由
二つの成果は、実用的な時計に必要な異なる課題に応えています。清華大の結果は結晶を替えても信号を再現できる可能性を示し、ウィーンの結果はレーザーを長時間、自動で制御できることを示しました。どちらも重要な一歩ですが、現時点の核時計は最高性能の光原子時計には及びません。7
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原子核は電子より外部の影響を受けにくい場合があり、将来、頑健で小型の時計につながる可能性があります。ただし、ウィーンの装置で使われたのはミリメートル級の結晶です。チップサイズの核時計は将来の可能性であり、今回実証されたものではありません。2
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将来、性能が向上して持ち運べるようになれば、測位や高精度な時刻同期などへの応用が考えられます。現段階では、いずれも今後の展望です。
ウィーンのチームは、この時計を使って暗黒物質の可能性を探る測定も行いましたが、信号は検出されませんでした。この結果は暗黒物質の存在を否定するものではありません。核時計が、基礎物理学の問いを調べる新たな測定手段になり得ることを示しています。8
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2026年10月7日、ウィーン工科大学と清華大学のチームが、トリウム229の原子核遷移を基準にする時計の動作をそれぞれ実証しました。レーザーで、フッ化カルシウム結晶に埋め込まれた原子核を測定する方式です。
最初に検証する重要なポイントは何ですか?
2026年10月7日、ウィーン工科大学と清華大学のチームが、トリウム229の原子核遷移を基準にする時計の動作をそれぞれ実証しました。レーザーで、フッ化カルシウム結晶に埋め込まれた原子核を測定する方式です。 清華大はウィーンの装置に比べて約6倍の安定性と、別々に作製した結晶間での信号の再現性を報告。ウィーンは人の介入なしで24時間超運転し、周波数不安定度が約10⁻¹⁵に達する成果を示しました。