Projektbeschreibung
Hochpräzise Messungen zum niedrigsten angeregten Zustand des Kerns
Thorium-229 weist ein metastabiles Isomer mit bemerkenswert tief liegenden Zuständen auf. Aufgrund der niedrigen Anregungsenergie des Isomers könnte mit ihm eine nukleare Uhr von bislang unerreichter Genauigkeit entwickelt werden. Ein besseres Verständnis der Eigenschaften des Isomers hätte weitreichende Auswirkungen auf die Metrologie, die Erforschung der dunklen Materie und die Geodäsie. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt RaDTho plant den Einsatz zweier einander ergänzender Verfahren zur genauen Bestimmung der Eigenschaften des Isomers. Die Forschenden werden ein neuartiges Verfahren zur Erzeugung des Thorium-229-Isomers durch Betazerfall von Actinium-229 nutzen, das die Sensitivität der Analyse um das Fünffache erhöhen dürfte. Mittels Spektroskopieverfahren soll außerdem die Hyperfeinstruktur des Grundzustands und des niederenergetischen Thorium-229-Isomers gemessen werden.
Ziel
The existence of a low-lying nuclear isomer of thorium-229 at 8.28 eV was suggested several decades ago but was only recently identified via the observation of its decay signal. The low energy and an estimated relative decay width of around 10^{-19} open new possibilities for the development of a nuclear frequency standard-a nuclear clock, which can outperform the existing atomic clocks. This will have far-reaching consequences, such as in metrology, dark matter research, geodesy and time variation of fundamental constants. However, the isomer's properties are unknown or known with insufficient accuracy to exploit its far-reaching opportunities.
This proposal aims to determine the properties of the isomer using two complementary techniques.
1. The isomer is populated using a novel mechanism via the beta-decay of actinium-229 implanted in a suitable crystal at the ISOLDE-CERN facility. VUV spectrometry of the implanted crystal will allow measurement of the isomer's excitation energy with a precision of < 0.1 nm as well as its radiative-decay half-life. This production scheme increases the sensitivity by at least a factor of five and allows for improved control of experimental conditions and a reduced background signal.
2. Magnetic dipole and electric quadrupole moment as well as the nuclear charge radii of the singly charged ground state and isomer of thorium-229, produced via alpha-decay of uranium-233, will be measured using the in-gas-jet laser ionization and spectroscopy technique at KU Leuven. This technique allows the necessary efficiency, sensitivity and spectral resolution to measure the hyperfine structure of the singly charged thorium-229 ground state and isomer.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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3000 Leuven
Belgien