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2025-12-11 00:11:00
UCLA主導のチームは、トリウムを使った核時計を構築する極めて簡単な方法を発表した。これはナビゲーション、通信、さらには深宇宙旅行さえも再構築する可能性がある画期的な技術である。
この方法は、長年にわたる複雑な結晶工学を、驚くほど利用しやすい工業プロセスである電気めっきに置き換えます。
この進歩は、放射性トリウム原子核に電子と同じように光子を吸収、放出させることに初めて成功した昨年のチームのマイルストーンに基づいている。
この成果により、超高精度の核時計への扉が開かれましたが、大きなボトルネックが伴いました。そのような時計に必要な同位体であるトリウム 229 は、兵器級ウランにほぼ独占的に存在します。世界中で約40グラムしか入手できません。
さらに困難なのは、元の技術ではミリグラム量のトリウムと高度に特殊化されたフッ化物の結晶が必要であり、完成するまでに何年もかかりました。
今回、UCLAの物理学者エリック・ハドソンと彼の同僚は、トリウムの使用量をおよそ1,000分の1に減らし、結晶を完全に避ける方法を報告した。
古いトリック、新しいパワー
新しいアプローチでは、研究チームは、1800 年代に発明された宝飾品製造技術のバリエーションを使用して、ステンレス鋼上にトリウムの微細な層を電気メッキしました。
研究者らは、壊れやすい透明な結晶を作製する代わりに、トリウム原子核の刺激には実際には透明性がまったく必要ないことを発見した。
「フッ化物結晶を成長させる方法を見つけるのに5年かかりましたが、今では最も古い工業技術の1つと1,000分の1のトリウムを使用して同じ結果を得る方法を見つけました」とハドソン氏は述べた。
「完成した製品は本質的には小さな鋼片であり、壊れやすい結晶よりもはるかに丈夫です。」
この洞察は、長年保持されてきた科学的仮説を覆しました。研究者らは、レーザー光が透過して原子核を励起できるように、トリウムを保持する材料は透明である必要があると考えていた。
しかし研究チームは、励起する必要があるのは表面原子核のみであること、そして表面原子核は光子ではなく電子を放出し、電流を測定することで検出できることを示した。
「これらの不透明な物質に十分な光を当てて、表面近くの原子核を励起することがまだ可能です」とハドソン氏は言う。 「彼らは電子を放出しますが、それは電流を監視するだけで検出できます。」
衛星を超えた時計
トリウム核時計は、並外れた回復力、長期安定性、前例のない精度を約束しており、重要なシステムを変革する可能性があります。これらは、いつか電力網、携帯電話の塔、レーダー ネットワーク、GPS 衛星の時計に取って代わるかもしれません。
しかし、彼らの最大の期待は、衛星を使用しないナビゲーションです。 GPS 信号が敵や太陽嵐によって妨害されれば、今日のナビゲーション インフラストラクチャのほとんどが崩壊するでしょう。潜水艦はすでに水中で原子時計に依存していますが、現在の時計はあまりにも早くズレます。
「UCLAチームのアプローチは、将来のトリウムベースの核時計のコストと複雑性を軽減するのに役立つ可能性がある」とボーイング社の光時計責任者のマカン・モハゲグ氏は述べた。
「このようなイノベーションは、よりコンパクトで安定性の高い計時に貢献する可能性があります。」
専門家らは、この画期的な進歩は物理学と探査の限界を押し広げる可能性もあると述べている。
NASA JPLのエリック・バート氏は「この研究は実用的なトリウム時計への道を開くものである」と述べた。
「トリウム核時計は基礎物理学の測定にも革命をもたらす可能性があり、太陽系全体の時間スケールを設定するのに役立つかもしれません。」
この研究は、 自然には、マンチェスター大学、ネバダ大学リノ大学、ロスアラモス国立研究所、ヨハネス・グーテンベルク大学マインツ校、LMUミュンヘン、および国立科学財団の支援を受けたZiegler Analyticsの共同研究者が含まれています。
ジャーナリズムで 10 年以上のキャリアを持つニーティカ ウォルターは、エコノミック タイムズ、ANI、ヒンドゥスタン タイムズと協力して、政治、ビジネス、テクノロジー、クリーン エネルギー分野をカバーしてきました。現代文化、本、詩、物語に情熱を注ぐ彼女は、自身の文章に深みと洞察力をもたらします。物語を追いかけていないときは、本に夢中になっているか、犬との付き合いを楽しんでいる可能性があります。
#古い電気めっきのトリックは核時計をウェアラブルに縮小する可能性がある