光格子時計で標高差測定

一般相対性理論では重力が大きい場所では時間がゆっくり流れるということになっているので、これに沿って考えると、標高が低いほど、重力が大きくなるので、時間がゆっくり流れるということになります。これを利用すれば２点間の高低差が分りますが、時間のずれはごくわずかなので、これまでにこのずれを実際に計測できた人はおらず、「理論上はできる」という話でした。これを実際に実現してしまったということがニュースになっていたのでメモ。

３日間で 0.4 ナノ秒ということで、本当にごくわずかですね。

超精密時計で標高差を測定　東大、火山監視など期待　　：日本経済新聞

アインシュタインの相対性理論では、地球上の標高が低い場所ほど重力が大きく、時間の進み方が遅くなる。
今回は光格子時計を東大（東京・文京）と直線距離で15キロ離れた理化学研究所（埼玉県和光市）にそれぞれ設置。原子の振動数を３日間比べると、東大側がわずかに遅くなっていた。ずれを秒数に直すと0.4ナノ（ナノは10億分の１）秒で、標高差に換算すると東大が約15メートル低いという結果になった。実際の標高差とほぼ一致した。

Nature Photonics に掲載された論文と、JST のプレスリリースは以下から読めます。

• Tetsushi Takano, Masao Takamoto, Ichiro Ushijima, Noriaki Ohmae, Tomoya Akatsuka, Atsushi Yamaguchi, Yuki Kuroishi, Hiroshi Munekane, Basara Miyahara, Hidetoshi Katori, "Geopotential measurements with synchronously linked optical lattice clocks," Nature Photonics, Aug. 2016, doi:10.1038/nphoton.2016.159.
• 共同発表：超高精度の「光格子時計」で標高差の測定に成功～火山活動の監視など、時計の常識を超える新たな応用に期待～