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2日に1秒。
現在の平均的なクォーツ時計の誤差です。

100年に1秒。
地球の自転は大気との摩擦で遅くなっていきます。

10万年に1秒。
地球の自転は潮の満ち干で遅くなります。

3000万年に1秒。
今現在世界でいちばん精密な原子時計の精度です。

30億年に1秒。
次世代型光格子時計の精度です。

今日は1秒という時間の精密さについてのお話です。

歴史的に1秒とは「1分の60分の1、1日の86400分の1」として定められました。ここでいう1日とは平均太陽日のことで、1日の長さが常に一定の24時間と考える仮想的な時間を刻む時計です。地球の自転速度は一定ではないため、平均太陽日と実際の太陽の動きには差が出てきます。

そこで、観測によってしか決定できない太陽の動きよりも正確な定義が作られました。

現在の1秒の定義は「セシウム133(133Cs)の原子の基底状態の2つの超微細準位の間の遷移に対応する放射の周期の91億9263万1770倍に等しい時間」となっています。簡単に言うとセシウム原子にマイクロ波を照射して原子から放出されるマイクロ波が92億回届いたら1秒、という考え方です。

この仕組みで作られたのが原子時計です。
現在の1秒を定義しているセシウム原子時計や、安定性のある水素メーザー型原子時計などがあります。

原子から放出される周波数は一定だから1秒の定義も安泰
― そう思われていました。
しかし、実際に原子にマイクロ波を照射すると原子同士が衝突し、マイクロ波が安定しないことがわかってきました。そのため振動数に頼る原子時計の精度も3000万年に1秒の誤差で限界に達していました。

限界と言うか、十分すぎるくらい実用に耐えうる精度だと思うのですが。
そんな声はお構い無しに次世代型のさらに正確な時を刻む時計の開発が進められます。

2006年、アメリカの研究チームがストロンチウム原子を使った次世代型原子時計の開発に成功しました。レーザーにより光の格子を作り、ストロンチウム原子を閉じ込めることで原子同士の衝突を防ぐ仕組みを採用。開発した時計の精度は600万年に1秒の誤差というものでしたが、機器の改良により30億年に1秒の精度まで高めることが可能だそうです。

次世代型の原子時計の名前は「光格子時計」といいます。
先月の発表では、東京大学産業技術総合研究所が100億年に誤差1秒以内という光格子時計の開発に成功した模様です。
現在のセシウム原子時計を上回る精度を持ちうる時計の候補リスト「秒の二次表現」の筆頭です。

私たちが普段何気なく感じている「1秒」という長さ。
この一瞬にも膨大な量の知識が詰まっています。

続きます
>>1秒 2

追記:現在世界一精密な時計はセシウム原子時計の「NIST-F1」で、誤差は3000万年に1秒です。ちなみにF1は設置面積約3.7㎡、消費電力500ワットという大型機械です。
参照:>>世界最速のコンピューター
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