Ansätze, um nukleare Isomere kleinskalig resonanz anzuregen.

Optische Photonen und Röntgenstrahlen emittiert durch Atome haben uns viel über die Atomstruktur, und Gammaspektren über die Kernstruktur gelehrt. Wir begannen, durch Messungen von Photonen, die Welt zu "hören". Mit dem Aufkommen der Laserspektroskopie starteten wir einen Photonunterhaltung. Kernspektroskopie folgt jetzt dem gleichen Weg. Beim Gespräch mit Kernen und Photonen fällt auf, dass der Kern lieber mit den umliegenden Elektronen spricht. Dies wird als lästig empfunden, sodass die Elektron-Kern-Kommunikation verstummt wird. Um mit Photonen eine Reaktion des Kerns zu sehen, sind starke Röntgenquellen erforderlich, die nur in großen Einrichtungen (Freie-Elektronen-Laser, Synchrotrons) erzeugt werden können. Offenbar reden/kommunizieren Elektronen und Photonen, sowie Kerne und Elektronen gerne miteinander und im Gegensatz dazu findet zwischen Kernen und Photon kein Gespräch statt. Mit Hilfe des FWF Schrödinger-Programms wurde es mir ermöglicht eine neue Forschungsrichtung einzubringen, um die Kommunikation zwischen Photonen, Elektronen und Kernen zu verbessern. Mit großen Anstrengungen und Zusammenarbeit vieler Forscher wurde einiges klar: Wir können Photonen mit Elektronen, und Elektronen mit dem Kernen sprechen lassen, was dazu führt, dass es eine spektroskopische Konversation vereinfacht! Wie erwartet nimmt die Interaktion zu, wenn die Elektronenenergien mit den Kernenergien übereinstimmen. Es wurde berechnet, dass Prozesse wie die nukleare Elektronenbrücke (EB) durch Defekte, die Kernanregung durch Elektroneneinfang (NEEC) und durch Elektronenübergang (NEET) die Wahrscheinlichkeit einer Kernanregung und Spektroskopie resonant erhöhen würden. Eine stärkere Interaktion bedeutet, dass wir die Kernspektroskopie miniaturisieren und die Diskussion mit Kernen von großen Einrichtungen in kleinere Labors verlagern können. Um EB zu untersuchen nutzen wir kristallines CaF2 dotiert mit Thorium-229-Kerne die "Unvollkommenheiten" verursachen: Neue elektronische Zustände entstehen in der Nähe des Thoriumkerns. Durch das Anregen dieser Elektronen, führt es dazu, dass das angeregte Elektron mit dem Kern sprechen kann und dadurch sollten wir die Kernanregungsrate um ein Hundertfaches erhöhen können. Wir untersuchen NEET/NEEC durch hochenergetische Elektronen auf Gold zu schießen, wodurch die inneren Elektronen des Goldes herausgeschlagen werden. Das nun bestehende Loch wird von einem äußeren Elektron gefüllt und emittiert entweder ein Röntgenstrahl oder regt den Kern an. Da die Energie dieses Prozesses zufällig fast perfekt mit einer Kernanregung übereinstimmt, können wir die Elektron-Kern-Interaktion durch feine Abstimmung der beteiligte Energien manipulieren. Diese Forschung versucht Werkzeuge zu entwickeln die es vereinfacht mit Kernen zu sprechen, in der Hoffnung, dass diese Konversationen zu vielen neuen Erkenntnissen führen!