冈山大学
高亮度光科学研究中心
京都大学
理化学研究所
大阪大学
◆发表要点
- 通过X射线照射测定晶体中钍229同位素激发状态加速脱激发现象（压制）的温度依赖性，明确了晶体发光与温度依赖性的相关关系。
- 发现压制现象是由激发电子的扩散和钍原子核的相互作用产生，并构建了解释其物理过程的压制机制模型。
- 推进了固体原子核时钟工作所必需的、负责原子核状态初始化（复位）的压制机制理解，向高精度原子核时钟的实现又迈进了一步。
现在，以超越1秒定义和卫星定位系统中使用的原子钟高精度为目标，“原子核时钟”的实现研究正在世界范围内取得进展。钍229原子核具有一种特殊的亚稳定激发态（同位素），可以用激光直接激发，利用它有望构建迄今为止从未有过的稳定时间标准。
冈山大学研究生院环境生命自然科学研究科的MingGuan研究生（研究当时）、学术研究院前沿研究领域（异领域基础科学研究所）的吉村浩司教授、吉见彰洋副教授、高亮度光科学研究中心（JASRI）的依田芳卓特任研究员、永泽延元研究员、京都大学复合原子力科学研究所濑户诚教授、北尾真司副教授、理化学研究所光量子工学研究中心山口敦史专任研究员、同仁科加速器科学研究中心重河优大客座研究员、羽场宏光室长、同放射光科学研究中心玉作贤治团队负责人、大阪大学研究生院理学研究科的笠松良崇教授、产业技术综合研究所的渡部司高级主任研究员、维也纳工科大学的Thorsten Schumm教授领导的国际共同研究小组利用大型放射光设施SPring-8 （BL19LXU）的高亮度X射线，进行了主动加速（冷却）嵌入晶体中的钍229同位素脱激发的实验，详细地进行，试着解明未解明的压制现象的物理机制。这是对应固体型原子核时钟运作所不可缺少的“核状态初始化（复位）”的重要过程。
从压制的温度依赖性分析以及与晶体发光的温度依赖性的相关来看，这种现象是由被激发的电子在晶体中扩散，并与钍原子核相互作用传递能量而产生的，并解释其机制的延迟机制模型。该成果有助于实现体积小、可携带性强的固体型原子核时钟，对未来卫星定位系统、地球引力场观测等的应用，以及暗物质搜索、基础物理常数变化验证等基础物理学研究的发展也具有重要意义的一步。
该研究成果于2026年1月8日发表在美国物理学杂志Physical Review Letters上。
◆研究者寄语
| 138亿年的时光仿佛一瞬之间的在研究日子里，我们齐心协力，接触到了凝聚物、原子核、电子所交织而成的深刻法则。感谢所有研究人员的奉献精神。这一刻是我一生的珍贵宝物。冈大，谢谢你。 |  Ming Guan研究生（研究当时） |  吉见副教授 |
■论文信息
论文名：X-ray-induced quenching of the 229Th clock isomer in CaF2
刊登：Physical Review Letters
著 者：Ming Guan1, Michael Bartokos2, Kjeld Beeks2, Hiroyuki Fujimoto3, Yuta Fukunaga1, Hiromitsu
Haba4, Takahiro Hiraki1, Yoshitaka Kasamatsu5, Shinji Kitao6, Adrian Leitner2, Takahiko Masuda1, Nobumoto Nagasawa7, Koichi Okai1, Ryoichiro Ogake1, Martin Pimon2, Martin Pressler2, Noboru Sasao1, Fabian Schaden2, Thorsten Schumm2, Makoto Seto6, Yudai Shigekawa4, Kotaro Shimizu1, Tomas Sikorsky2, Kenji Tamasaku8, Sayuri Takatori1, Tsukasa Watanabe3, Atsushi Yamaguchi4, Yoshitaka Yoda7, Akihiro Yoshimi1, and Koji Yoshimura1
1Research Institute for Interdisciplinary Science, Okayama University, Okayama, Japan.
2Institute for Atomic and Subatomic Physics, TU Wien, Vienna, Austria.
3National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Tsukuba, Japan.
4RIKEN, Wako, Japan.
5Graduate School of Science, Osaka University, Toyonaka, Japan.
6Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science, Kyoto University, Kumatori-cho, Japan.
7Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI), Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo, Japan.
8RIKEN SPring-8 Center, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo, Japan.
D O I：10.1103/75bb-thn7
U R L：https://journals.aps.org/prl/accepted/10.1103/75bb-thn7
■研究资金
本研究获得独立行政法人日本学术振兴会（JSPS）科学研究费助成事业（JP21H04473, JP23K13125, JP18H04353, JP24K00646, JP24H00228, JP24KJ0168, JP25K17413, JP25H00397）、战略性创造研究推进事业（CREST: JPMJCR24I6）、EU-ERC（No.856415 （nuClock））, Austrian Science Fund的支援而实施。
＜详细研究内容＞
晶体中钍229原子核同位素的压制机制进展~固体原子核时钟的重置由电子负责？~
＜咨询窗口＞
冈山大学 学术研究院先进研究领域
（异领域基础科学研究所）
副教授 吉见 彰洋
（TEL）086-251-8499
（FAX）086-251-7811
＜关于SPring-8/SACLA咨询＞
高光度光科学研究中心
利用推进部 普及信息课
（TEL）0791-58-2785
（FAX）0791-58-2786