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計測学：光原子時計ネットワークを用いた18桁の精度の周波数比測定
Nature 591, 7851 doi: 10.1038/s41586-021-03253-4
原子時計は、基礎物理学の検証をはじめとする幅広い技術や実験に不可欠である。光周波数で動作する時計では今のところ、10−18レベルの分数安定性と再現性が実証されており、これはマイクロ波で動作するこれまでの時計を2桁上回っている。光原子時計同士の間の周波数比測定は、この非常に高い精度を利用する多くの用途の基礎となる。しかし、周波数比測定について報告されているこれまでで最も高い精度は、10年以上にわたってほぼ変わっていない。今回我々は、27Al+、87Sr、171Ybを用いる光原子時計のネットワークを動作させ、8 × 10−18以下の分数不確かさでそれらの周波数比を測定した。我々はこの精度を利用して、超軽量ボソン暗黒物質と標準模型に基づく場の間に考えられる結合の制約をさらに絞り込んだ。我々の光原子時計ネットワークは、光ファイバーだけでなく、1.5 kmの自由空間リンクも利用している。周波数比測定における今回の前進は、物理法則の検証、相対論的測地学の実行、国際的な計時の大幅な改善のために使用されることになる、モバイル型、航空機搭載型、遠隔型の光原子時計の将来のネットワークの基礎を築くものである。
