- 詳細 2023年7月18日 17:45更新
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原子時計ってなに？もっと知りたい！という人。
原子時計にロマンを感じる人。
原子時計を作ってみたいと思っている人。
原子時計っていえば、やっぱセシウム原子っしょ！という人。
実際に原子時計の研究をしている人。
やっぱ最強な計測標準は周波数標準っしょ！という自信を持っている人。
そんな人のためのコミュです。
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Q.
原子時計ってなに？
A
とても正確な時計のことです。世界の「１秒」を定義しているものもあります。
Q.
どれくらい正確なの？
A.
現在国際度量衡総会で１秒を定義している原子時計は、「3000万年に1秒しか狂わない」といわれています。
Q.
なんでそんなに正確なの？
A.
時計の安定性は、原子の共鳴振動の安定性に由来しています。原子に対して、ある特定の電磁波を当てると、原子は「非常に早く」、「非常に正確に」振動します。たとえば、セシウム原子にマイクロ波を当てると、１秒間に約9,000,000,000回、正確に振動します。その振動を、振り子時計と同じ原理に適用します。
3回振動したら１秒、と定義するより、9,000,000,000回触れたら1秒、と定義するほうが、より正確に定義できます。これは、より細かい物差しで1秒を測っていると想像すれば理解が容易かと思われます。つまり、3個しか目盛のない物差しよりも、9,000,000,000個目盛がある物差しのほうが正確に1秒を測れるということです。
Q.
原子時計ってどんなものがあるの？
A.
いろいろな原子時計が存在します。最も有名なのは、アメリカ合衆国にある国立標準技術研究所(National Institute of Standards and Technology, NIST)のセシウム・ファウンテン原子時計、「NIST-F1」という時計です。これは、3000万年に1秒程度の誤差しか発生しないと言われています。
他には、ルビジウム原子時計というものなどがあります。小型で可搬である半面、精度はNIST-F1に劣ります。
Q.
1秒ってどうやって定義するの？
A.
世界には、国際度量衡総会によって採択された「１次標準器」という原子時計がいくつかあります。「NIST-F1」もそのうちの一つです。それらの１次標準器が測定した1秒を、すべて平均し、1秒や今の時刻が定義されます。
Q.
原子時計の研究は盛ん？
A.
盛んです。「イオントラップ光時計」という新しい原子時計が研究されています。また、最近では東京大学の香取教授が提案する「光格子時計」という原子時計が注目を集めており、国際度量衡総会では「２次標準（次世代の原子時計）」として採択されました。こういった、新しい原子時計は、現在使われている原子時計に比べて、より精度の高いものです。その精度は、「30億年に1秒程度の誤差」しか発生しないといわれます。ちなみに、地球の年齢がおよそ45億年といわれています。
Q.
そんなに高精度な原子時計って、何に必要なの？
A.
GPSの性能向上など、科学技術の発展に必要です。また、基礎物理学への貢献という意味でも大きな意義をもちます。
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