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ウィーンと北京で実現した、世界初のトリウム229核時計
2026年10月7日、ウィーン工科大学などと清華大学のチームが、トリウム229を使った動作する核時計をそれぞれNatureで発表しました。
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- 2026年10月7日、ウィーン工科大学などと清華大学のチームが、トリウム229を使った動作する核時計をそれぞれNatureで発表しました。
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openai.comCreate a landscape editorial hero image for this Studio Global article: What did the independent TU Wien and Tsinghua University teams in Vienna and Beijing report in Nature on October 7, 2026, about the world’s. Article summary: The independent Vienna and Beijing teams reported the first operating thorium-229 nuclear clocks in Nature on October 7, 2026—a milestone in turning a nuclear transition into a working timekeeping reference, rather than . Topic tags: general, education, general web, news, academic. 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, char
ウィーン工科大学（TU Wien）とドイツの物理工学研究所（PTB）の共同チーム、そして北京の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核時計を独立に実現しました。両チームの成果は2026年10月7日、学術誌 Nature に発表されています。原子核の遷移を時刻のものさしとして使う、動作する時計が示されたことが大きな節目です。4
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電子ではなく、原子核の遷移で時を刻む
従来の原子時計は、原子の中で電子がエネルギー状態を移る際の振動を基準にします。一方、今回の核時計は、同位体トリウム229の原子核で起きる遷移を利用します。両チームとも、トリウム229をフッ化カルシウム（CaF₂）の結晶に埋め込み、光で核の遷移を励起して、その周波数を時計の基準にしました。17
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つまり、核時計は核分裂や核融合、あるいは放射性崩壊を数えて時刻を測る装置ではありません。特定の核遷移を起こす光の周波数を捉え、レーザーの周波数をその基準に合わせる仕組みです。17
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ウィーンの実験では、波長148ナノメートルの連続光レーザーを核遷移に合わせ、核による光の吸収を測定。その信号を使った高速のフィードバック制御で、レーザー周波数のずれを補正しました。33
ウィーンは自動安定化、清華は安定性で成果
TU WienとPTBのチームは、時計が自動で安定化し、人の操作なしで24時間を超えて動作することを示しました。1日間の運転で、周波数の不安定さは10⁻¹⁵に近づきました。「約3,000万年で1秒の誤差に相当」という表現は、この測定精度をたとえたものです。実際に3,000万年間動かして検証したという意味ではありません。9
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清華大学のチームは、ウィーンの試作機に比べて約6倍高い安定性を報告しました。また、別々に作製した結晶を使った測定でも、信号がほぼ一致し、測定値の差は約10兆分の3と報告されています。19
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ただし、ここで比べられている指標は区別が必要です。時間とともに周波数がどれだけ変動するかを示すのが「安定性」で、別々の結晶で結果がどれだけ再現するかが「再現性」です。どちらも、そのまま時計の絶対的な正確さを示す数字ではありません。報告された周波数不安定度は、清華の装置が5 × 10⁻¹³/√(τ/s)、PTB・TU Wienの共同装置が3 × 10⁻¹²/√(τ/s)です。τは平均を取る時間を表します。33
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大きな前進だが、最高性能の原子時計には及ばない
独立した2つの研究チームがそれぞれ動作する装置を示したことは、この方式が一つの実験室だけの特殊な成果ではないと示すうえで重要です。一方で、いずれも現段階では試作機であり、発表された結果は最高性能の原子時計を上回ったことを示してはいません。4
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また、清華の装置が約6倍高い安定性を示したという結果と、ウィーンが1日運転で約10⁻¹⁵に近い不安定度を報告したことは、異なる指標や時間スケールに関するものです。したがって、「6倍優れている」と述べる場合には、何の性能を比べているのかを明確にする必要があります。9
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基礎物理の検証にも道を開く
核時計は、時間を測る技術であると同時に、基礎物理を調べるための新たな道具として期待されています。ウィーンのチームは、核遷移のエネルギーに周期的な変化やゆっくりしたずれがないかを調べ、超軽量暗黒物質に関するモデルに制約を加えました。これはモデルの可能性を絞り込む結果であり、暗黒物質を検出したという意味ではありません。33
研究者らは高精度な計時や携帯型システムなどへの可能性にも触れています。ただし、今回発表されたのは試作機の成果であり、衛星測位などのインフラで実用化されたことを示すものではありません。4
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現時点で確実に言えるのは、トリウム229の原子核遷移に基づく動作する核時計が、独立した2チームによって初めて実証されたことです。ウィーンの自動安定化、清華が報告した高い安定性、別々に作製した結晶間での再現性は、いずれも重要な進展です。ただし、核時計がすでに最高性能の原子時計を超えたことを意味するわけではありません。9
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