Descrizione del progetto
Un orologio nucleare compie un passo importante grazie a un sistema di lettura proposto
Con un’energia di eccitazione di soli pochi eV, il torio-229 (229Th) è l’unico stato isomerico nucleare noto accessibile alla manipolazione laser. Nuove applicazioni includono migliorie tecnologiche nell’orologio nucleare. L’esatta energia di eccitazione dell’isomero 229Th resta ignota ma si sono registrati significativi progressi nel limitare la sua energia. Tutti i recenti risultati collocano l’energia tra 7,9 eV e 8,4 eV, all’interno della banda di trasmissione dei materiali VUV ad ampia banda proibita, come i singoli cristalli di fluoruro. L’integrazione del 229Th all’interno di un cristallo allo stato solido si rivolge a numerosi nuclei. Il progetto CRYSTALCLOCK, finanziato dall’UE, intende sviluppare un sistema di lettura per un orologio nucleare a stato solido basato sulla spettroscopia di risonanza di quadrupolo nucleare. L’interazione del momento di quadrupolo nucleare con il gradiente del campo elettrico del cristallo provoca il frazionamento degli stati nucleari. La spettroscopia di risonanza di quadrupolo nucleare può essere usata per una lettura non distruttiva dello stato nucleare durante il funzionamento dell’orologio e fornirà informazioni sull’ambiente chimico degli atomi di 229Th nel reticolo cristallino.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
1040 Wien
Austria