구극의 정도에 도전하는 <초>의 정의를 바꿔 쓰는 <광격자시계>란 무엇인가? (3/4)

구극의 정도에 도전하는 <초>의 정의를 바꿔 쓰는 <광격자시계>란 무엇인가? (3/4)

 

 

 

그러면 광격자시계란?

 

그 세슘원자시계를 2단계 상회하는 정도의 <광격자시계>란 어떤 시계인가?

<광격자시계의 원리는 2001년에 가도리히데토시(香取秀俊=현, 도쿄대학교수) 씨가 제안하여 2005년에 실현시켰다. 산총연(産総研)에서도 이 기술을 바탕으로 실용화를 향하여 연구를 행하고 있다.

광=전자파란 것은 전자장의 진동이다. 이 광의 전자장의 진동수를 세려고 하는 것이 광격자시계의 기본적인 사고방식이다. 레저광을 써서 격자상의 “그릇”을 준비하여 거기에 계측하는 원자를 고립시킴으로써 진동수를 재기 쉽게 하고 있는 것이다.

가도리 씨의 놀라운 것은 한번에 1000개의 원자를 격자상의 그릇 안에 넣어서 계측하는 시간을 줄이는 것이다. 단일이온시계라는 시간표준 경쟁의 라이벌은 문자 그대로 1개의 이온을 계측하기 위하여 광격자시계보다 효율이 나쁘다.>(아카마쓰)

그 속에서 날아다니는 원자를 격자상의 그릇에 가두어두는 포인트는 가도리 씨가 발견한 <마법파장>인 레저광이라 한다.

<통상이라면 수백 밀리 왓트의 레저광을 원자에 대면 원자 상태가 변할 터인데, 마법파장의 레저광을 대면 영향을 받지 않는다. 원자로서는 붙잡고 있는데도 아무 것도 느끼지 않는 것 같은 상태로 우리들 관찰자는 이 사이에 원자를 계측할 수 있다는 것이 된다.>(아카마쓰)

 

 

온통 한 방을 차지한 거대시계

 

<여기는 70㎡정도의 넓이인데 이 방에 수납된 장치전체가 시계이다. 아직 실험페이스라서 크기는 고려하지 않고 만들고 있다. 여러분이 손목에 끼고 있는 시계보다 극히 섬세하고 약한 것이기 때문에 진동이나 소리마저도 영향을 받고 있다. 이전 세대의 시계는 2-3시간밖에 지탱하지 못하였다.>(아카마쓰)

엣 단 2-3시간으로 멈추는가?

시계 그 자체가 거의 자작과 같은 것이니까 기계의 버릇 같은 것이 있다. 그런 것들을 극복하면서 2019년 10월부터 2020년 3월에 걸쳐서 가동률 80%이상이라는 세계 최고수준의 안전운전에 성공하였다. 광격자시계가 마침내 실제로 쓸 수 있을 단계에까지 왔다고 생각하고 있다.(고바야시)

밤중에 두드려 깨우고 꽤나 신경 쓰이는 시계이군.

<최초는 연구실에 사람이 있을 때밖에 움직이지 않았다. 아무튼 곧 멈추기 때문이다. 그러나 실은 사람이란 꽤 소리를 내는 것이다. 책을 읽고 있어도 조금 발이 책상에 닿기만 하여도---멈추고 말거나 한다.>(아카마쓰)

<튼튼하게 해서 장치의 버릇을 보아 넘기면서 장시간의 운전에 닿아왔다. 의외로 컸던 것은 멈추었을 때 메일로 관계자에게 알리는 구조를 구축한 것이다. 귀택 후에도 움직이게 되어서 밤중에 멈추면 메일이 와서 제일 가까운 관계자가 조정하기 위하여 간다. 주에 2회 정도는 밤중에 메일이 온다.>(고바야시)

어쩐지 손이 많이 가는 성장기의 아이 같다.

<자동 복구하는 기능도 들이고 있지만. 그러나 어떻든 정도가 높기 때문에 장치를 똑바로 돌리는 데는 사람의 힘이 빠질 수가 없다. 단지 당연하지만 되돌아오면 정확하게 때를 새기는 시계이다.>(아카마쓰)

2009년에 *이테르븀（ytterbium）광격자시계의 개발에 성공하여 10년에 걸쳐서 실용화에 이른 그 앞에는 시간의 단위인 <초의 정의>를 개정할 움직임이 있다.

 

===* 이테르븀 (ytterbium)

화학 원소=이터븀 또는 이테르븀은 화학 원소로 기호는 Yb, 원자 번호는 70이다. 주기율표상으로 란타넘족 원소 중 14번째이며 끝에서 두 번째에 위치해 있다. 이는 이터븀이 다른 란타넘족 원소들과 다르게 비교적 안정한 +2의 산화수를 가질 수 있는 이유이다. 위키백과===

 

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/