Description du projet
L’horloge nucléaire franchit une nouvelle étape avec un schéma de lecture proposé
Avec une énergie d’excitation de seulement quelques eV, le Thorium-229 (229Th) est le seul état isomérique nucléaire connu accessible à la manipulation au laser. Ses nouvelles applications incluent des améliorations technologiques dans l’horloge nucléaire. L’énergie d’excitation exacte de l’isomère 229Th reste inconnue mais des progrès significatifs ont été réalisés dans la contrainte de son énergie. Tous les résultats récents placent cette énergie entre 7,9 eV et 8,4 eV, dans la bande de transmission des matériaux VUV à large bande interdite, tels que les cristaux de fluorure simples. L’incorporation de 229Th à l’intérieur d’un cristal à l’état solide permet de traiter un grand nombre de noyaux. Le projet CRYSTALCLOCK financé par l’UE vise à développer un schéma de lecture pour une horloge nucléaire à semi-conducteurs basée sur la spectroscopie de résonance quadripolaire nucléaire (SRQN). L’interaction du moment quadripolaire nucléaire avec le gradient de champ électrique du cristal provoque la division des états nucléaires. La SRQN peut être utilisée pour une lecture non destructive de l’état nucléaire pendant le fonctionnement de l’horloge et fournira des informations sur l’environnement chimique des atomes de 229Th dans le réseau cristallin.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
1040 Wien
Autriche