Objectif
Thorium-229 provides the lowest-energy excited nuclear state of all isotopes, only 8.356 eV above the ground state. This isomeric state is accessible to laser manipulation, opening up the perspective of implementing quantum optics with atomic nuclei. Exciting applications are proposed for this unique system, ranging from nuclear clocks, gamma lasers, to searches for physics beyond the standard model.
The first laser excitation of the Th-229 nucleus has been realized and the general feasibility of a nuclear clock has been demonstrated by the applicant’s team in 2024; the field has seen dramatic progress since then.
All experiments to date are performed in the weak saturation regime, where the nuclear excitation rate is much smaller than the isomer decay rate and all relevant decoherence rates. Hence only a miniscule fraction of nuclei is actually excited and coherent manipulation is prohibited - a major roadblock for all prospects outline above.
The aim of COCONUT is to establish Th-229 nuclear excitation in the strong saturation and Rabi regime, achieving quantum control over atomic nuclei. We will use narrow-band CW lasers to efficiently drive the nuclear transition in resonant 1- and 2-photon processes. The interrogated systems will be Th4+ ions embedded into VUV transparent crystals and Th3+ ions in an ion trap. VUV lasers at 148.4 nm will be developed using frequency doubling in SrB4O7 and BaMgF4. A Fabry-Pérot cavity and a whispering gallery mode resonator will be used to leverage the low 2-photon excitation rate at 296.7 nm and enable nucleus-cavity-coupling.
COCONUT will realize population inversion in a solid-state nuclear ensemble coupled to a resonator to initiate collective emission and gamma lasing. Exploiting strong light-nucleus interactions we will build one solid-state and one trapped-ion thorium nuclear clock reaching performances competitive with atomic clocks; comparing to an existing Yb+ ion clock allows to probe fundamental interactions.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
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Mots‑clés
Les mots-clés du projet tels qu’indiqués par le coordinateur du projet. À ne pas confondre avec la taxonomie EuroSciVoc (champ scientifique).
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Programme(s)
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
PROGRAMME PRINCIPAL
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Thème(s)
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
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Régime de financement
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Appel à propositions
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
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(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-ADG
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La contribution financière nette de l’UE est la somme d’argent que le participant reçoit, déduite de la contribution de l’UE versée à son tiers lié. Elle prend en compte la répartition de la contribution financière de l’UE entre les bénéficiaires directs du projet et d’autres types de participants, tels que les participants tiers.
1040 Wien
Autriche
Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.