떨어진 별로부터의 신호가 처음으로 지구 전체에 걸쳐서 광학 원자시계에 접속한다

떨어진 별로부터의 신호가 처음으로 지구 전체에 걸쳐서 광학 원자시계에 접속한다

먼 곳의 별을 관측하는 전파 망원경을 사용하여 과학자들은 다른 대륙의 광원자 시계를 접속하였습니다. 이 결과는 국립정보통신기술연구소(NICT, Japan), Istituto Nazional di Ricerca Metrologica(이탈리아 INRIM), Istituto Nazional di Astrofisica(IN), Istituto Nazional di Astrofisica(IN))의 천문학자 33명과 시계전문가와의 국제 공동연구에 의해 발표되었습니다. Bureau International des Poidset Measures(프랑스 BIPM). 파리 근교의 Sévres에 있는 BIPM에서는 위성통신을 통한 원자시계를 비교하여 일상적으로 민간 사용에 권장되는 국제 시간(UTC, 협정 세계시)을 계산하고 있습니다. 그러나 동기된 지구 시간을 유지하기 위해서 불가결한 위성 접속은 새로운 원자 시계의 개발을 따라잡지 못하고 있습니다. 초저온 원자와 상호 작용하는 레이저를 사용하여 매우 세련된 똑딱거리는 소리를 내는 광시계입니다. UTC에서의 광 클럭의 이점을 최대한 활용하기 위해서는 전 세계의 클럭 비교 방법을 개선하는 것이 중요 합니다라고 BIPM 시국 물리학자 제라르 쁘띠(Gérard Petit)는 말합니다. 이 새로운 연구에서는 고에너지의 은하계외전파원이 기준 신호원으로서 위성을 대신합니다. NICT의 세키도지키(關堂守)그룹은 초장기선간섭계(VLBI)의 기술을 사용해 접속을 실현하기 위해 일본에 배치된 전파망원경과 이탈리아에 배치된 전파망원경 2개를 설계했습니다. 이러한 망원경은 넓은 대역폭으로 관측할 수 있습니다만, 직경 불과 2.4미터의 안테나 접시가 그것들을 수송할 수 있도록 하고 있습니다. 광대역 VLBI는 지리학이나 천문학 뿐만이 아니라 계측학에서도 강력한 도구가 될 가능성을 나타내고자 합니다라고 SEKIDO는 말합니다. 이 소형 안테나는 필요한 감도를 얻기 위해 2018년 10월 14일부터 2019년 2월 14일까지의 측정기간 중에 일본 가시마에 있는 대형 34m 전파망원경과 제휴하여 동작했습니다. 하지만 전파망원경에서 이들은 2019년 9월의 태풍 '팩스'에 의해 동 망원경이 회복 불가능한 피해를 입기 전의 마지막 관측 결과 중 하나였습니다. 이 공동작업의 목적은 이탈리아와 일본의 2개의 광클럭을 베이스라인 거리인 8700km로 분리하여 접속하는 것이었습니다. 이들 클럭은 수백 개의 초저온 원자를 광학 격자에 탑재합니다. 광학 격자는 레이저광으로 설계된 원자 트랩입니다. 시계는 다른 원자종을 사용합니다. INRIM의 시계용 이텔비움과 NICT의 스트론튬입니다. 모두 장래의 국제 단위계(SI)에 있어서의 제2의 재정의 후보입니다. 현재 신세대 광 클럭은 제2의 정의를 다시 보려고 합니다. 재 정의로 가는 길은 현재보다 뛰어난 성능을 가진 세계적 규모의 클럭을 대륙 간에 비교하는 과제에 직면해야 합니다라고 INRIM 조사 부문 책임자인 데이비드 카로니코(Davide Calonico)는 말합니다. 이 접속은 수십억 광년 떨어진 곳에서 관측하는 것으로 가능해집니다. 블랙홀에서 움직이는 전파원은 수백만 태양의 질량을 재지만 하늘의 정점이라고 할 수 있을 정도로 멀리 떨어져 있는 망원경은 대기의 영향을 보완하기 위해 몇 분마다 다른 별을 겨냥합니다. NICT 조사 코디네이터인 시공표준연구소 IDO 데쓰야 소장은 우리는 위성에서가 아니라 우주 전파원에서 신호를 관측했다며 VLBI를 통해 아시아에서는 우리 스스로 준비할 수 있게 됨으로써 UTC 접근이 가능해질지도 모른다고 덧붙였습니다. 이들 측정에 사용되는 가반안테나와 같은 안테나는 전 세계의 광클럭을 개발하고 있는 연구소에 직접 설치할 수 있습니다. SEKIDO에 따르면 VLBI에 의해 접속된 글로벌 광 클록 네트워크는 VLBI Global Observing System(VGOS)의 광대역 VLBI 네트워크가 이미 확립되어 있듯이 측정과 측지학의 국제사회 연계에 의해 실현될 가능성이 있다고 합니다. 한편, Petit씨는 「장거리 광링크를 기다리고 있습니다. 조사에 따르면 반송 가능한 안테나를 갖춘 VLBI가 글로벌 내비게이션 위성 시스템과 통신위성을 보완할 수 있는 무선 링크를 통해 아직 이익을 얻고 있음을 알 수 있습니다. 이러한 인프라는 국제적인 계시를 개선할 뿐만 아니라 기초물리학과 일반상대성이론을 연구하여 지구 중력장의 변화, 나아가 기초가 되는 기본정수의 변화를 연구하기 위한 새로운 방법을 열고 있습니다.