구극의 정도에 도전하는 <초>의 정의를 바꿔 쓰는 <광격자시계>란 무엇인가? (1/4)

구극의 정도에 도전하는 <초>의 정의를 바꿔 쓰는 <광격자시계>란 무엇인가? (1/4)

 

 

<때를 새긴다.>란 어떤 것인가?

 

해를 넘기는 풍물시라면 일본에서는 제야의 종. 세계에서는 신년의 카운트다운일 것이다.

그런데 전 세계에서 신년을 축하하기 위한 <이 시계>는 도대체 누가 맞추고 있는 것일까? 그리고 <어디의 시계>에 맞추고 있는 것일까?>

이 지구상에 사는 모든 사람들이 (시차가 있다고는 하지만) 한꺼번에 같은 시간을 공유할 수 있는 것은 어째서인가?

블루박스 탐험대는 이번 그런 <시간>의 의문을 안고서 산업기술종합연구소의 계량표준종합센터를 방문하였다. 여기는 <광격자시계>라는 최첨단 시계를 세계에서 가장 안정된 운용을 갓 성공시켰다.

<때를 새긴다.>란 도대체 어떤 것일까? 시간표준연구그룹주임연구원인 *고바야시다쿠미(小林拓実) 씨와 *아카마쓰다이스케(赤松大輔) 씨에게 물었다. 두 사람은 물리학의 젊은 연구자이다.

===*고바야시다쿠미(小林拓実)=국립연구개발법인산업기술총합연구소, 계량표준총합센터 주임연구원.

===*아카마쓰다이스케(赤松大輔)=요코하마국립대학 대학원공학연구원 부교수, 국립연구개발법인산업기술총합연구소, 계량표준총합센터 주임연구원.

 

표준시를 체크하기 위한 시계

 

기준이 되는 시계는 어디에 있는 것일까?

<우리들이 일상적으로 쓰는 시계는 각국의 표준시에 따라 정해져있다. 각각의 나라마다 때를 새기는 시계가 있고, 일본에서도 수소매자(maser)원자시계가 움직이고 있다.>(고바야시)

<광격자시계는 차세대의 포준시를 체크하기 위하여 현재 개발 아직 연구실 안에서 움직이게 하고 있는 상태이다.

여러분이 쓰고 있는 손목시계도 그대로 방치해두면 서서히 시간이 어긋나간다. 그 어긋남을 수정하기 위하여 일본의 표준시가 존재한다.

그런데 그 표준시를 만드는 수소매자원자시계도 엄밀히 말하면 조금씩 어긋남이 생긴다. 따라서 그 어긋남을 체크하는 시계가 필요해진다. 현재는 그 역할을 세슘원자시계가 담당하고 있다.

광격자시계는 세슘원자시계보다 정확한 시계로서 <초>의 재정의를 하기 위하여 각국이 다투어 개발하고 있는 상황이다.>(고바야시)

 

2억년에 1초의 어긋남을 보정

 

표준시가 어긋나면 모두가 곤란해지는 것은 상상이 간다. 그러나 어느 정도의 어긋남이 생기고 있는 것일까?

<세계 표준시를 체크하고 있는 세슘원자시계는 3000만-2억 년에 1초의 어긋남이 생긴다고 한다. 현시점에서 10의 마이너스 16승의 정도이다. 광격자시계는 이것보다 다시 2단계 높은 10의 마이너스 18승의 정도를 가능하게 한다.>(아카마쓰)

2019년에 Kg의 정의 개정이 행해졌을 때 같은 산총연(産総研)의 우스다다카시(臼田孝) 씨 등을 취재했다.(기사 Kg의 정의가 바뀐다. 구극의 정밀측정이 과학의 기준을 만든다.)참조.

그때는 확실히 1Kg 분의 동(구리)에 1억분의 5정도의 오차가 보였으므로 개정하기에 이르렀다는 것이었다. 이것은 10의 마이너스 8승의 정도이다.

곧 시간의 표준은 현재에도 이미 이 Kg의 정의보다도 8단계나 높은 정도를 자랑하고 있다. 이 압도적인 정도야말로 <시간> 계측의 특징이다. Kg이나 m 등 기준단위 중에서도 특히 가늘게 잴 수 있는 것이 시간이다.

그것을 다시 가늘게 정치화(精緻化)해 간다. --?

 

일본어원문=究極の精度に挑む!「秒」の定義を書き換える「光格子時計」とは何か 「物理定数」は本当に一定不変？

（취재・글　나카가와타카오(中川 隆夫)(블루박스 편집부)

출처=https://www.aist.go.jp/aist_j/aistinfo/bluebacks/no32/