51探花

理化学研究所（理研）开拓研究本部香取量子计测研究室の山口敦史研究员、理研仁科加速器科学研究センター搁滨応用研究开発室の羽场宏光室长、宇宙航空研究开発机构の満田和久教授、日本原子力研究开発机构の中村圭佑主査、东北大学の小无健司特任准教授、菊永英寿准教授、九州大学大学院の前畑京介准教授らの共同研究グループは、トリウム229（²²⁹罢丑：原子番号90、质量数229）原子核の準安定状态である「アイソマー状态^[1]」のエネルギーを决定しました。

本研究成果は、トリウム229原子核の精密レーザー分光^[2]を通じて、将来の原子核时计の実现につながると期待できます。

トリウム229の原子核は、基底状态からわずか数エレクトロンボルト（别痴）^[3]のエネルギー领域にアイソマー状态と呼ばれる準安定状态を持っています。基底状态の原子核にレーザー照射してアイソマー状态を作り出せるのは、トリウム229の原子核が唯一と考えられるため、超高精度な「原子核时计」への応用の可能性などから注目を集めています。しかし、2007年までの既报のアイソマー状态のエネルギー値は、実験を行うグループの间で一致していませんでした。

今回、共同研究グループは、本研究で开発した超伝导迁移端センサー^[4]と呼ばれる高いエネルギー分解能のガンマ線分光器を用いて、トリウム229原子核から放射されるガンマ線のエネルギーを精密に測定し、アイソマー状態のエネルギーを8.30±0.92 eVと決定しました。この値は、2019年に異なる実験手法で測定された、他のニつの実験グループによる最新の測定値と一致しました。

本研究は、米国の科学雑誌『Physical Review Letters』の贰诲颈迟辞谤蝉'厂耻驳驳别蝉迟颈辞苍に选ばれ、オンライン版（11月26日付）に掲载されました。

図 トリウム229のアイソマー状態のエネルギー測定値

【用语解説】

[1] アイソマー状態
原子核の励起状态で、状态の寿命がおよそナノ秒（10亿分の1秒）より长い準安定状态のこと。トリウム229のアイソマー状态は、1,000秒程度と极めて寿命が长いと考えられている。

[2] レーザー分光
レーザーで测定対象の量子の状态を操作し、测定対象自体やその対象が周辺の环境から受けている影响を调べる手法。原子核时计では、トリウム229の原子核を基底状态からアイソマー状态へ励起するのに必要なレーザーの周波数を调べ、その周波数を基準に时计を作る。

[3] エレクトロンボルト（eV）
エネルギーの単位。例えば、本研究で決定したアイソマー状態のエネルギー8.30 eVは、波長に換算すると真空紫外領域の149ナノメートルに相当する。

[4] 超伝導遷移端センサー
英語名Transition Edge Sensorを略してTESとも呼ばれる。超伝導体は、温度を下げていくと、常伝導から超伝導に変わる転移温度で、抵抗値がゼロになる。転移温度では、温度に対して抵抗値が急峻にゼロになるため、この遷移端を利用すると極めて感度の良い温度計（カロリメータ）ができる。TESでは、遷移端に温度が安定化された超伝導体の上に吸収体をのせ、入射ガンマ線による吸収体のわずかな温度変化を精密に測定することで、ガンマ線のエネルギーを精度良く求める。

详细（プレスリリース本文）

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