セシウム原子時計が「腕時計」に! 1000年で誤差1秒、ある意味世界最高の腕時計 The Cesium 133(ザ・セシウム133)

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The Cesium 133(ザ・セシウム133)は腕時計です。普通の腕時計と違うのは、セシウム133原子を使った原子時計であることです。
セシウム133原子時計とは何かというと、時刻が非常に正確な時計です。国際的な1秒の厳密な定義もセシウム133原子時計を使って決められています。それぐらい正確な時計です。
FOCS-1
この写真はFOCS 1というスイスにあるセシウム原子時計です。でかいですね。セシウムにレーザーを当てて測定して・・というややこしいことをしているので、サイズが大きいです。(仕組みは後述)
caesium
こちらはThe Cesium 133(ザ・セシウム133)です。普通に作ると大きい原子時計をこのぐらいの大きさに詰め込んだ、ということです。確かにすごい。それでも腕時計としては異様なゴツさですw


試作品が動いている動画。確かに秒針が動いています。
このセシウム時計、その精度はなんと1000年間で1秒の誤差です。1000年間動かして1秒ずれるだけです。もっとも1000年先、地球や人類はどうなってるか不明ですがw
もちろんこれには何の調整も不要ですし、電波時計のように地下だと使えないということもありません。核シェルター内でも正確に時間を計れます。こと正確さという点では、この腕時計は世界最高でしょう。
まあ、殆どの人にとってはどうでもいいですねw
なお、60万円出資すると1つもらえたのですが、10個全部売り切れになってしまいました。好きな人はこういうのが好きなのでしょうね。まさに時計沼です。

セシウム原子時計

symmetricom
セシウム原子時計はどういう仕組みになっているのでしょうか。以下、解説です。
まずセシウム原子を加熱してガスにします。このガスに周波数9,192,631,770ヘルツ(1秒間の振動回数)の電磁波(マイクロ波)を当てます。そうするとセシウム原子がエネルギーを受け取り、エネルギーが充填された状態になります(励起状態と言います)。
励起状態になったあと、セシウム原子が溜め込んでいるエネルギーを電磁波として放出します。この電磁波を観測します。
もしセシウムに当てた電磁波の周波数が正確に9,192,631,770ヘルツならば、セシウムが強い電磁波を出します。
もし周波数がずれていると、励起するセシウム原子が減り、電磁波を放出するセシウムの原子の数も減ります。そうすると観測できる電磁波も弱くなります。
出てくる電磁場がもっとも強くなるように周波数を調整することで、正確に9,192,631,770ヘルツの電磁波を作ることができます。

正確な周波数の電磁波を観測する

最後に、できあがった正確な周波数の電磁波を観測します。この電磁波は、1秒間に9,192,631,770回あがったり下がったりしています。ということは、波の上下を9,192,631,770回カウントすれば、「正確に1秒」経過したということがわかります。
非常に回りくどい方法ですね。その代わり正確ですが・・。

USB出力つき

なおここで使っているセシウムは放射線を出さないセシウムです。セシウムは放射線を出すものと出さないものがあります。例えば水素もそうです。
RS-232とUSB出力がついていて、他の時計の時刻合わせを行えます。まあ普通は電波で合わせればいいのですが・・。戦争になったら時報電波が妨害されるかもしれないですね。
2014/5/10まで支援受付終了し、目標額を達成しました。
https://www.kickstarter.com/projects/846511652/the-worlds-first-true-atomic-wristwatch-the-cesium

コメント

  1. 三日坊主の音楽家 より:

    地球の自転そのものが精確に八万六千四百秒ではないため、
    残念なことに地球の自転に基づく時刻(天文時)とのずれが必ず発生してしまいます。
    それを調整するために1~3年に1回程度、1秒分を追加するうるう秒を実施しているので
    この原子時計は1000年で誤差1秒なんて売り文句とはあべこべに数年でずれますね。

    • 管理人 より:

      ご指摘の通りうるう秒の追加は不規則なので、外部から調整しない限り必ずずれてしまいますね。その観点が抜けておりました。

  2. 匿名 より:

    セシウム原子の時計の誤差って1000年に1秒でしたっけ?
    3000万年に一秒だと思っていたのですが。

    • 管理人 より:

      おっしゃる通りセシウム原子自体の精度はもっと高いです。おそらく、この腕時計全体で数千年(1000年は間違いでした)に1秒ぐらいということではないかと思います。もっとも本当にそこまで精度が出ているか確かめるのも大変ですが…。

  3. 匿名 より:

    電源がセシウムなのでしょうか?
    なので1000年間電池交換が不要?
    それとも普通の電池で動いていて電池が切れると止まってしまい、時刻合わせをしないといけなくなる?
    それなら、ソーラー電波時計が一番いいんじゃないかなと思った次第です。