原子時計にセシウムが選ばれた理由

質問

原子時計のことを調べているのですが、
原子時計にセシウムが選ばれた理由を教えてください。

例えば
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1023949380
こちらの Q&A でも同様の質問がされていますが、
その回答は、
> よって、電子は全ての原子にあるので、理論上はどの原子でも使用することはできます。
> なぜセシウムか？ということについては、「電子をある軌道上に集めやすい。」
> 「はじきだされる振動間隔が正確。」「はじきだされたのが分かりやすい。」
> という理由で使用されています。
となっていますが、これはアルカリ金属の特徴であり、
セシウムの特徴ではない気がします。
アルカリが優れているのは分かるのですが、
カリウムでもルビジウムでもなく、セシウムが選ばれた理由とはなんですか？
もしも、原子の質量が関係しているとしたら、
フランシウムを使うともっと精密な原子時計が作れますか？
（フランシウムが放射性元素だということは置いておいて）

御回答よろしくお願い致します。

回答No.3

nekonynan

体的にルビジウムとセシウムで何が違うからそうなるのですか？

　単純に書くと

　原子時計はガスセルに 封入する緩衝気体が違うからそうなるの

　ルビジウムガスセル型の原子時計はガスセルに Rb とともに封入する緩衝気体に よる共鳴周波数のシフトが大きいいので精度が悪くなるの

　シフトが少ない方が精度が上がるのただのそれだけですは、

補足

すばやく補足回答していただき、ありがとうございます。
「緩衝気体」というキーワードを教えていただいたおかげで
http://maya.phys.kyushu-u.ac.jp/~knomura/museum/GPS/node9.html
こちらのページにたどり着きました。
> なお、ガスセル中でルビジウム原子が拡散して壁でトラップされるまでの時間を長くするため、
> 緩衝気体 (Ne,Ar,Kr,N2など) を封入します。
> ルビジウムガスセル型の原子時計の観測精度は原子の緩和時間で決まります。
> ルビジウムガスセル型の原子時計はガスセルに Rb とともに封入する緩衝気体による
> 共鳴周波数のシフトが大きく、1次標準器には適していません。
> しかし小型軽量にできるので、実用標準器として広く使用されています。

ただ私の理解では、セシウム原子時計は
セシウム原子だけをビーム状にして測定するものだと思っていました
（ちょうど上記のサイトの別ページでも解説されていますが）。
であれば，ルビジウムも同じようにビーム状にして測定すれば
緩衝気体による共鳴周波数のシフトは生じないはずではありませんか。
同様に，セシウムであっても緩衝気体とともにセルに封入すればシフトが生じてしまうでしょう。

お教えいただいた内容は、手法の違いを説明したものであり、
元素の違いを説明したものではないと思いますが、どうでしょうか。

回答No.2

nekonynan

追加で入れて置きます　

　現に2006年9月、Sr原子を用いた光格子時計が国際度量衡委員会の諮問委員会で、秒の二次表現の候補として採択され、そして2006年10月に行われました国際度量衡委員会に上程されまして、正式に秒の二次表現にすることが決定されました。

したがって、近々１秒の定義が変わると思います。

回答No.1

nekonynan

現在の１秒の定義は、

「セシウム133 原子の基底状態の2つの超微細準位間の遷移に対応する放射の9 192 631 770 周期の継続時間」

　だからセシウムが基準となるので、基準であるセシュウムを使うのです。

　何故、セシウムなのか、当時の新しく１秒の定義かえするのに、人間のもてる技術のうちで実現可能な技術がセシウム原子時計であっただけの話です。

　ストロンチウム（Sr）原子を用いた光格子時計やカルシウムイオン(Ca+)を用いた光周波数標準を作るだけの、人間に技術が無かったけのはなしです。

　ただそれだけです。

　今では、より正確な次世代の光格子時計などができれば、当然新しく１秒の定義が変わることもあるでしょう

　ルビジウムは、安定性が悪いのです。精度的にセシウム時計よりはるかに劣ります。でも値段が安いので放送局のなどのマスタークロックに使ってます。

補足

御回答ありがとうございます。
> ルビジウムは、安定性が悪いのです。精度的にセシウム時計よりはるかに劣ります。
ここが分かりません。
具体的にルビジウムとセシウムで何が違うからそうなるのですか？