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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?

「時を刻む」とはどういうことか?

コロナ禍に明け暮れた今年も、いよいよ残りあとわずか。

年越しの風物詩といえば、日本では除夜の鐘、世界ではニューイヤーのカウントダウンだろう。コロナ禍の影響から自宅で迎える人が多い2020年の年末も、例年と同じでこの時間はやってくる。

【写真】除夜の鐘、カウントダウン日本では除夜の鐘、世界ではニューイヤーのカウントダウンが、年越しの風物詩だが…… photos by gettyimages

ところで、世界中が新年を祝うための"この時計"は、いったい誰が合わせているのだろう? そして「どこの時計」に合わせているのだろう?

この地球上に住むすべての人たちが、(時差があるとはいえ)一度に同じ時間を共有できるのはなぜなのか?

ブルーバックス探検隊は今回、そんな「時間」の疑問を抱えながら、産業技術総合研究所計量標準総合センターを訪ねた。ここは、「光格子時計」という最先端の時計を、世界で最も安定した運用に成功させたばかり。

「時を刻む」とは、いったいどういうことなのか? ──時間標準研究グループ主任研究員の小林拓実さんと赤松大輔さんに訊ねた。お二人ともに、物理学の若き研究者だ。

標準時をチェックするための時計

基準となる時計は、どこにあるのでしょう?

「私たちが日常的に使う時計は、各国の標準時によって定められています。それぞれの国ごとに時を刻む時計があり、日本でも水素メーザー原子時計が動いています」(小林さん)

【写真】小林拓実さん時間標準研究グループ主任研究員・小林拓実さん

あれっ? 光格子時計ではないのですか!?

「光格子時計は、次世代の標準時をチェックするために現在開発中の時計で、まだ研究室のなかで動かしている状態です。

みなさんがお使いになっている腕時計も、そのまま放置しておけば、徐々に時間が狂ってきます。その狂いを修正するために、日本の標準時が存在します。

ところが、その標準時をつくる水素メーザー原子時計も、厳密にいえば少しずつ狂いが生じてきます。したがって、その狂いをチェックする時計が必要となります。現在はその役割を、セシウム原子時計が担っています。

光格子時計は、セシウム原子時計より正確な時計として、『秒』の再定義をするために、各国が競って開発している状況にあるのです」(小林さん)