現在、1秒の定義や衛星測位システムに用いられている原子時計をさらに超える高精度を目指し、「原子核時計」の実現に向けた研究が世界的に進展しています。トリウム229原子核は、レーザー光で直接励起できる特別な準安定な励起状態（アイソマー）を持ち、これを利用すれば、これまでにない安定な時間標準の構築が可能になると期待されています。
岡山大学大学院環境生命自然科学研究科のMing Guan大学院生（研究当時）、学術研究院先鋭研究領域（異分野基礎科学研究所）の吉村浩司教授、吉見彰洋准教授、高輝度光科学研究センター（JASRI）の依田芳卓特任研究員、永澤延元研究員、京都大学複合原子力科学研究所の瀬戸誠教授、北尾真司准教授、理化学研究所光量子工学研究センターの山口敦史専任研究員、同仁科加速器科学研究センターの重河優大客員研究員、羽場宏光室長、同放射光科学研究センターの玉作賢治チームリーダー、大阪大学大学院理学研究科の笠松良崇教授、産業技術総合研究所の渡部司上級主任研究員、ウィーン工科大学のThorsten Schumm教授による国際共同研究グループは、大型放射光施設SPring-8（BL19LXU）の高輝度X線を用い、結晶中に埋め込んだトリウム229アイソマーの脱励起を能動的に加速（クエンチ）させる実験を詳細に行い、未解明であるクエンチ現象の物理機構の解明を試みました。これは、固体型原子核時計の動作に不可欠な「核状態の初期化（リセット）」に対応する重要な過程です。
クエンチの温度依存性の解析や結晶発光の温度依存性との相関から、この現象は励起された電子が結晶中を拡散し、トリウム原子核と相互作用してエネルギーを受け渡すことで生じていることを示し、その機構を説明するクエンチ機構モデルを構築しました。本成果は、小型で可搬性に優れる固体型原子核時計の実現につながり、将来の衛星測位システムや地球重力場観測などの応用や、暗黒物質探索や基礎物理定数の変動検証といった基礎物理学研究の発展にも寄与する重要な一歩となります。
本研究成果は、2026年1月8日に米国の物理学誌Physical Review Lettersに掲載されました。