현재의 「초」는, 세슘 원자가 공명하는 마이크로파 주파수를 기준으로 하는 「세슘 원자 시계」로 정의되고 있어, 16자리의 정밀도(6000만년에 1초의 어긋남)이다.한편, 카토리 연구원은 레이저광을 간섭시켜 만들어내는 광격자라고 불리는 영역에 원자를 가두어, 그 원자가 흡수하는 광의 공명 주파수를 기준으로 하는 「광격자 시계」를 고안해, 현재는 본 연구 팀 등에서 18자리 정도의 광격자 시계가 실현되고 있다.

　종래의 광격자 시계에서는 광격자와 원자의 고차의 상호작용(전기 사중극자/자기 쌍극자나 초분극 상호작용 등)은 무시한 근사 하에서 「마법 주파수」라고 불리는 특정 주파수 의 레이저광으로 광격자를 만들고, 광 시프트를 제로로 하고 있다.그러나 18자리 이상의 정밀도 영역에 밟기 위해서는 '마법 주파수'가 아니라 고차 효과까지 포함해 광 시프트를 저감시키는 '실효적 마법 조건'이 필요하다.

　그래서 연구팀은 이번에, 광격자 중의 Sr 원자의 진동 양자 상태 및 광격자 레이저의 강도와 주파수를 정밀하게 제어해, 고차의 효과도 포함한 광격자의 광 시프트를 정밀하게 평가했다.그 결과, 지금까지 실험적으로는 관측되지 않았던 고차 분극 효과의 고정밀도 측정에 성공해, 이 데이터에 근거해, 광 시프트의 영향을 19자리 정밀도(3000억년에 1초의 어긋남 )까지 저감시키는 실효적 마법 조건이 되는 광격자 레이저의 강도, 주파수의 결정에 이르렀다.

　이 성과는 19자리 정밀도의 광격자 시계의 실현을 향한 중요한 스텝이며, 초의 재정의에 큰 추진력이 될 수 있다고 한다.

논문 정보:【Physical Review Letters】 Operational Magic Intensity for Sr Optical Lattice Clocks