世界で最も正確で精密な原子時計が物理学の新たなフロンティアを押し広げる(World’s Most Accurate and Precise Atomic Clock Pushes New Frontiers in Physics)

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2024-07-01 米国国立標準技術研究所(NIST)

JILAの研究者が開発した新しい原子時計は、これまでの時計よりも精度と正確性が高く、空間のナビゲーションや新しい粒子の探索に利用できると期待されています。この時計は、次世代の光学原子時計で、可視光波を使用して非常に高い精度で時間を測定します。JILAの時計は、光の「ウェブ」を使って多数の原子を同時に測定し、誤差を大幅に減らしています。この技術により、一般相対性理論の微小な効果を検出することが可能になり、時間計測の新たなフロンティアを切り開くことが期待されています。また、より正確なナビゲーションや量子コンピュータの進展にも寄与するでしょう。

<関連情報>

系統的不確かさ8×10-19の時計 A clock with 8×10−19 systematic uncertainty

Alexander Aeppli, Kyungtae Kim, William Warfield, Marianna S. Safronova, Jun Ye
arXiv  last revised 8 Jun 2024 (this version, v2)
DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2403.10664

Abstract

We report an optical lattice clock with a total systematic uncertainty of 8.1×10−19 in fractional frequency units, representing the lowest uncertainty of any clock to date. The clock relies on interrogating the ultra-narrow 1S03P0 transition in a dilute ensemble of fermionic strontium atoms trapped in a vertically-oriented, shallow, one-dimensional optical lattice. Using imaging spectroscopy, we previously demonstrated record high atomic coherence time and measurement precision enabled by precise control of collisional shifts and the lattice light shift. In this work, we revise the black body radiation shift correction by evaluating the 5s4d 3D1 lifetime, necessitating precise characterization and control of many body effects in the 5s4d 3D1 decay. Lastly, we measure the second order Zeeman coefficient on the least magnetically sensitive clock transition. All other systematic effects have uncertainties below 1×10−19.

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