Descripción del proyecto
Un reloj nuclear alcanza un nuevo hito con una propuesta de esquema de lectura
El torio-229 (229Th), que posee una energía de excitación de tan solo unos pocos electronvoltios (eV), es el único estado isomérico nuclear conocido accesible para la manipulación con láser. Las nuevas aplicaciones incluyen mejoras tecnológicas para el reloj nuclear. Todavía se desconoce la energía de excitación exacta del isómero 229Th, pero se ha avanzado mucho en la limitación de su energía. Todos los resultados recientes establecen una energía de entre 7,9 eV y 8,4 eV, dentro de la banda de transmisión de los materiales en el VUV (siglas en inglés de ultravioleta de vacío) con una amplia brecha de banda, como los monocristales de fluoruro. Incorporar 229Th dentro de un cristal en estado sólido abarca un gran número de núcleos. El proyecto CRYSTALCLOCK, financiado con fondos europeos, se propone desarrollar un esquema de lectura para un reloj nuclear de estado sólido basado en espectroscopia de resonancia cuadrupolar nuclear (NQRS, por sus siglas en inglés). La interacción del momento cuadrupolar nuclear con el gradiente del campo eléctrico del cristal provoca la disociación de los estados nucleares. NQRS puede utilizarse para lecturas no destructivas del estado nuclear durante el funcionamiento del reloj y aportará información sobre el entorno químico de los átomos de 229Th en la estructura cristalina.
Objetivo
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.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
1040 Wien
Austria