도쿄대학의 가토리 히데토시 교수 등의 연구그룹은 상대성 이론을 응용하여 2지점에 설치한 '광격자 시계'의 시간차의 측정에 의해 2지점 간의 고도차를 5cm의 정밀도로 측정하는 데 세계 에서 처음으로 성공했다.

 광격자 시계란 레이저광을 간섭시켜 만들어낸 광격자(빛의 파장보다 작은 다수의 영역)에 원자를 하나씩 넣고 다른 레이저광을 맞추고 공명 주파수를 측정하는 원자시계.카토리 교수는 1년에, 이 시계로 2014의 10승분의 18초의 정밀도(2억년에 160초의 오차.1자리의 정밀도라고 한다)를 실현하고 있다.

 한편, 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면, 중력이 강한(고도가 낮은) 장소에서 시간이 지연된다고 한다.이 매우 작은 지연의 측정은 18자리의 정밀도의 시계에 의해서 처음으로 가능하게 되어, 2대의 시계의 높이에 수 cm의 차이가 있으면, 시간차의 계측을 할 수 있다.이것을 적용하면, 시간차의 계측에 의해, 원격지의 고도차의 측정(상대론적 측지)이 가능해진다.

거기서 연구 그룹은, 약 15km 떨어진 도쿄 대학(도쿄도 분쿄구)과 이화학 연구소(사이타마현 와코시)에 광격자 시계를 설치해 광섬유로 연결해, 원격지 비교를 실시.동대의 시계가 약간 늦었기 때문에 계산 결과 2 지점의 표고차 15m16cm (오차 5cm)를 산출했다.

현재 연구그룹은 광격자시계의 실용화를 위해 한층 높은 정밀도화와 휴대화, 자동운전, 원격제어, 장기적인 신뢰성 향상에 임하고 있다.앞으로 광격자시계를 각지에 설치, '양자수준점'을 마련하여 접속하여 '시계의 인터넷'을 구축하면 화산활동에 의한 지각변동의 감시와 GNSS(전구측위위성시스템)과 보완적 에 이용할 수 있는 초고정도의 고도차 계측 시스템의 확립 등 안전 안심한 사회 기반이 될 가능성이 있다고 한다.

대학 저널 온라인 편집부

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