Projektbeschreibung
Atomuhr erreicht neuen Meilenstein mit vorgeschlagenem Ausleseschema
Mit einer Anregungsenergie von nur wenigen eV ist Thorium-229 (229Th) der einzige bekannte Zustand von Kernisomeren, der für Lasermanipulationen zugänglich ist. Zu den neuartigen Anwendungen gehören unter anderem auch technologische Verbesserungen der Atomuhr. Die genaue Anregungsenergie des 229Th-Isomers bleibt zwar unbekannt, es wurden jedoch erhebliche Fortschritte bei der Einschränkung seiner Energie erzielt. Alle jüngsten Ergebnisse legen nahe, dass die Energie zwischen 7,9 eV und 8,4 eV liegt, also innerhalb des Übertragungsbandes von VUV-Materialien mit großer Bandlücke wie Fluoridkristalle. Die Einbettung von 229Th in einen Festkörperkristall betrifft eine große Anzahl von Kernen. Das EU-finanzierte Projekt CRYSTALCLOCK zielt daher auf die Entwicklung eines Ausleseschemas für eine Festkörper-Atomuhr ab, das auf der Kernquadrupolresonanz-Spektroskopie basiert. Die Wechselwirkung des nuklearen Quadrupolmoments mit dem elektrischen Feldgradienten des Kristalls bewirkt dabei eine Aufspaltung der Kernzustände. Die Kernquadrupolresonanz-Spektroskopie kann zur zerstörungsfreien Auslesung des Kernzustandes während des Betriebs der Uhr verwendet werden und wird Informationen über die chemische Umgebung der 229Th-Atome im Kristallgitter liefern.
Ziel
The low-energy excited state of the Thorium-229 (229Th) nucleus has fascinated researchers for decades. With excitation energy of only a few eV, it is the only known nuclear isomeric state accessible to laser manipulation. This system opens up many novel applications, ranging from tests of variations of the fundamental constants to technological implementations as a nuclear clock. While the exact excitation energy of the 229Th isomer remains unknown, significant progress has been made in constraining its energy in recent months. Most importantly, all recent results place the energy between 7.5 eV to 8.5 eV. This is within the transmission band of large-band-gap VUV materials such as single fluoride crystals. It becomes hence possible to embed 229Th inside a solid-state crystal and address a large number of nuclei.
This project aims to develop a readout scheme for a solid-state nuclear clock based on nuclear quadrupole resonance spectroscopy (NQRS). The interaction of the nuclear quadrupole moment with the electric field gradient of the crystal causes the splitting of the nuclear states. NQRS can be used for non-destructive readout of the nuclear state during clock operation. Moreover, the NQRS will provide valuable information about the microscopic structure of 229Th atoms doped into the crystal lattice.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
1040 Wien
Österreich