現在、1秒の定義や衛星測位システムに用いられている原子時計をさらに超える高精度を目指し、「原子核時計」の実現に向けた研究が世界的に進展しています。トリウム229原子核は、レーザー光で直接励起できる特別な準安定な励起状態（アイソマー）を持ち、これを利用すれば、これまでにない安定な時間標準の構築が可能になると期待されています。
瀬戸誠 複合原子力科学研究所教授、北尾真司 同准教授、Ming Guan 岡山大学大学院生（研究当時）、吉村浩司 同教授、吉見彰洋 同准教授、依田芳卓 高輝度光科学研究センター（JASRI）特任研究員、永澤延元 同研究員、山口敦史 理化学研究所専任研究員、重河優大 同客員研究員、羽場宏光 同室長、玉作賢治 同チームリーダー、笠松良崇 大阪大学教授、渡部司 産業技術総合研究所上級主任研究員、Thorsten Schumm オーストリア・ウィーン工科大学（TU Wien）教授による国際共同研究グループは、大型放射光施設SPring-8（BL19LXU）の高輝度X線を用い、結晶中に埋め込んだトリウム229アイソマーの脱励起を能動的に加速（クエンチ）させる実験を詳細に行い、未解明であるクエンチ現象の物理機構の解明を試みました。これは、固体型原子核時計の動作に不可欠な「核状態の初期化（リセット）」に対応する重要な過程です。
クエンチの温度依存性の解析や結晶発光の温度依存性との相関から、この現象は励起された電子が結晶中を拡散し、トリウム原子核と相互作用してエネルギーを受け渡すことで生じていることを示し、その機構を説明するクエンチ機構モデルを構築しました。本成果は、小型で可搬性に優れる固体型原子核時計の実現につながり、将来の衛星測位システムや地球重力場観測などの応用や、暗黒物質探索や基礎物理定数の変動検証といった基礎物理学研究の発展にも寄与する重要な一歩となります。
本研究成果は、2026年1月8日に、国際学術誌「Physical Review Letters」に掲載されました。
研究者のコメント
「138億年の時を一瞬のように感じさせる研究の日々の中で、私たちは協力しながら、凝縮物質・原子核・電子が織りなす深い法則に触れることができました。すべての研究者の献身に心から感謝します。この瞬間は、私の一生の宝物です。岡大、ありがとう。」（Ming Guan、吉見彰洋）
【DOI】
https://doi.org/10.1103/75bb-thn7
【書誌情報】
Ming Guan, Michael Bartokos, Kjeld Beeks, Hiroyuki Fujimoto, Yuta Fukunaga, Hiromitsu Haba, Takahiro Hiraki, Yoshitaka Kasamatsu, Shinji Kitao, Adrian Leitner, Takahiko Masuda, Nobumoto Nagasawa, Koichi Okai, Ryoichiro Ogake, Martin Pimon, Martin Pressler, Noboru Sasao, Fabian Schaden, Thorsten Schumm, Makoto Seto, Yudai Shigekawa, Kotaro Shimizu, Tomas Sikorsky, Kenji Tamasaku, Sayuri Takatori, Tsukasa Watanabe, Atsushi Yamaguchi, Yoshitaka Yoda, Akihiro Yoshimi, Koji Yoshimura (2026). X-Ray-Induced Quenching of the ²²⁹Th Clock Isomer in CaF₂. Physical Review Letters, 136, 1, 013203.
