じじぃの「科学夜話・原子時計・クォーツ時計はどうやって時を刻んでいる?理系の疑問」

How Do Atomic Clocks Work?

動画 YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=l8CI3bs9rvY

Gravity wave detection with atomic clocks

重力波観測で開く“多宇宙”への扉

2014.03.20 ナショナルジオグラフィック日本版サイト
ビッグバン後に広がっていった重力波の存在は、我々の暮らす世界が多くの宇宙からなる「マルチバース(多宇宙)」であることを示しているという。
というのも、このほど初めて観測された重力波は、初期宇宙の“インフレーション”がとりわけ強力で、多く のものを生み出す現象だったことを示しているからだ。宇宙インフレーションとは、約138億2000万年前のビッ グバン直後、ほんの一瞬の間に、初期宇宙が我々の知る宇宙の何倍ものサイズに指数関数的に膨張したとする理 論だ。
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/nng/article/news/14/9047/

原子時計

ウィキペディアWikipedia) より
原子時計に基づく時刻系を原子時と呼ぶ。現在のSI秒および国際原子時(International Atomic Time)は原子時計に基づく。
【将来】
・時計の精度が上がると相対性理論により時計がある場所の速度、重力、電磁場が精度に大きく関係してくる(セシウム原子時計でも地球上と人工衛星軌道での時間の進む速さの違いが検出される)。逆に考えると、電磁場や重力場重力波?)(時空のゆがみの検出)を高精度で測定できる可能性を秘めている。
・物理学の基本量(光速c、プランク定数h、素電荷e、万有引力定数G、微細構造定数αなど)を正確に決定できる。これらの数字のつながりが解明される可能性がある。
相対性理論量子力学の2つは根本の部分で分かっていなかったり、微妙に整合性がとれていない。どちらが正しいかわかるようになり、統合・調整できる可能性がある。

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『理系の素朴な大疑問』

博学こだわり倶楽部/編 KAWADE夢文庫 2019年発行

クォーツ時計はどうやって時を刻んでいる? より

腕時計は、かつては毎日ネジを巻いて動かしていたものだが、いまではすっかりクォーツ時計が主流になった。
クォーツ時計は従来の時計に比べて正確である。どういうしくみで時を刻んでいるのだろうか。
「クォーツ」というのは水晶のことで、クォーツ時計は、正式には「水晶発振式電子時計」。水晶の「ピエゾ(圧電)効果」というものを利用してつくられている。
水晶は、叩いたり電圧を加えたりすることによってひずみを起こすと、結晶の両端に電気が発生する性質をもっている。これが「ピエゾ効果」だ。
クォーツ時計には、音叉のような形の水晶片が入っている。ここに弱い交流電圧を加えると、水晶片は振動し、1秒間に3万2768回という正確な周波数が発生する。
この周波数を、集積回路が1秒間に1回となるようにモーターを動かし、秒針を動かしているのである。

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どうでもいい、じじぃの日記。
「宇宙インフレーションとは、約138億2000万年前のビッグバン直後、ほんの一瞬の間に、初期宇宙が我々の知る宇宙の何倍ものサイズに指数関数的に膨張したとする理論だ」

宇宙はマルチバース(多宇宙)でできているという説。
それには、ビッグバン直後にインフレーションで宇宙が急膨張したという証拠を示さないといけないのだとか。
どうやって、証拠を見つけるのか。
ビッグバン直後に発生した重力波を観測することらしい。
そこで登場するのが、原子の振動数を基準にした「原子時計」だ。
クオーツの中で最高のものは10桁の精度があるが、これを使って時計を作ったとしても、100年に1秒程度ずれてしまう。
原子時計の正確さは6000万年に1秒のずれの精度らしい。