구극의 정도에 도전하는 <초>의 정의를 바꿔 쓰는 <광격자시계>란 무엇인가? (2/4)

 

구극의 정도에 도전하는 <초>의 정의를 바꿔 쓰는 <광격자시계>란 무엇인가? (2/4)

 

 

세계의 표준시는 어떻게 정하나?

 

일단 시점을 바꾸어 세계의 표준시는 어떻게 해서 정해지고 있는가. 영국의 그리니치 천문대가 정하고 있다?

<각국이 정한 나라의 표준시를 인공위성을 써서 세계의 세슘원자시계와 비교하면서 시간을 맞추고 있다. 일본에서도 같이 인공위성을 통하여 표준시가 정확한지 어떤지를 확인하고 있다.

현실로는 세슘원자세계보다 정도가 낮은 수소매자원자시계가 때를 새기고 있는데 오차를 포함해서 정도가 높은 시계와 비교하여 시간 맞추기를 행하고 있다.>(고바야시)

곧 세계표준시는 “세계의 합의”에 의하여 형성되고 있다. 그 옛날 시간은 천체의 움직임에 따랐는데 지금은 천체의 움직임보다 정확한 원자의 진동을 기준으로 시계를 진행한다. <윤초(閏秒)>를 때때로 끼고 있는 것은 그 천체와의 계산을 맞추기 위해서라고 한다.

 

1956년까지는 지구의 자전을 바탕으로 1초를 정의하고 있었다(1초=1/8만6400일). 이것이 10의 마이너스 8승 정도의 정도(精度)였다. 다음에 태양의 둘레를 도는 지구의 공전에서 1초를 정의하여 고쳐서(1초=1/3155억6925만9747년), 정도도 10단계로 올랐다.

1967년부터는 세슘133원자의 고유의 진동에서 1초를 정의하기로 되어서 이후의 50년을 걸어서 원자시계의 정도를 올려서 마침내 16단계까지 도달했다.

<생각하는 방법은 옛날과 같다. 진자시계는 1초간에 1회진동하는 수를 세어서 시계가 나간다. 원자시계는 세슘원자에 어느 특정한 전자파를 상호작용하는 성질이 있어서 이것을 이용하여 진동수를 세어간다. 일정수의 진동을 1초라고 정의한다면 보다 가늘게 진동해주는 원자 쪽이 보다 정도가 높은 시계가 된다는 셈이다.>(아카마쓰)

 

그렇게 고정도로 하여 어떤 쓸모가 있는가?

 

그러나 원래 이 정도로 정도가 높은 시계를 어째서 다시 고정도로 할 필요가 있는 것일까?

<실은 세슘원자시계를 채용할 때에도 같은 말을 하였었다. 그렇게 고정도로 하여 무슨 쓸모가 있는가?>라고.

시계는 원래 천체의 움직임과 동조하여 시간을 잴 수 있으면 족한 것이었다. 그러나 보다 정도가 높은 시계가 됨으로써 새로운 기술이 발달해왔다.

 

예를 들면 카나비(car-navigation) 등으로 위치정보를 정확히 잴 수 있는 것은 세슘원자시계가 인공위성에 실려 있기 때문이다. 지상의 오차수10센티라는 정도는 세슘원자시계가 없다면 실현할 수 없다.

세슘원자시계가 되었을 때에는 누구나 이런 사용방법이 생기리라고는 생각하지 않았다. 광격자시계가 실용화된 10년 후에는 지금은 상상도 할 수 없는 놀라운 기술이 나올는지 모른다..(아카마쓰)*

 

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/