Kernabregung des Thorium-229 Isomers in einem Kristall
Nuclear relaxation of the Thorium-229 isomer in a crystal
Wissenschaftsdisziplinen
Physik, Astronomie (100%)
Keywords
-
Thorium nuclear clock,
Nuclear-electron couplings,
Nuclear-Solid-State Interactions
Moderne optische Atomuhren sind die präzisesten Messinstrumente überhaupt; zwei Präzisionsuhren weichen erst in der 18. Kommastelle voneinander ab, sie benötigen Milliarden Jahre, um einen Gangunterschied von 1 Sekunde aufzubauen. Eine derartig atemberaubende Genauigkeit konnte in den letzten Jahren von einer Handvoll Forschungsgruppen weltweit demonstriert werden. Diese optischen Atomuhren füllen ganze Laboratorien, sie müssen sehr aufwändig gegen externe Einflüsse wie elektrische oder magnetische Felder, Vibrationen und Temperaturschwankungen abgeschirmt werden. Daher sind diese optischen Atomuhren derzeit noch nicht für Alltagsanwendungen wie Satellitennavigation (GPS, Galileo), Erdvermessung/Geodäsie oder die Synchronisierung des Internet Datenverkehrs geeignet. Hier kommen wesentlich weniger präzise Uhren, die größtenteils in den 70er Jahren entwickelt wurden, zum Einsatz. Wir schlagen vor, die elektronischen Übergänge, die normalerweise in Atomuhren als Zeitreferenz verwendet werden, durch einen ganz speziellen Kernübergang im Thorium-229 Isotop zu ersetzen. Kernübergänge sind viele Größenordnungen weniger Empfindlich gegen äußere Einflüsse wie Felder, Temperatur oder Mechanische Erschütterungen. Es ist daher möglich, Thoriumkerne in optisch transparente Festkörper (Kristalle) einzubauen, die nur wenige Millimeter groß sind, und darauf aufbauend eine optische Kernuhr zu konstruieren. Der Thorium-229 Kernübergang ist der einzige Kernübergang, der optisch angeregt werden kann, allerdings ist die genaue Anregungsfrequenz derzeit noch unbekannt. Ziel des vorgestellten Projektes ist es, diese Anregungsfrequenz zu messen, um den Bau der Kernuhr zu beginnen. Darüber hinaus sollen Wechselwirkungen des Thorium-Kerns mit dem umgebenden Kristall untersucht werden.
- Technische Universität Wien - 100%
- Ekkehard Peik, Physikalisch-Technische Bundesanstalt - Deutschland
Research Output
- 156 Zitationen
- 8 Publikationen
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2025
Titel Embedded cluster approach for accurate electronic structure calculations of Th229:CaF2 DOI 10.1103/physrevb.111.115103 Typ Journal Article Autor Nalikowski K Journal Physical Review B Seiten 115103 -
2025
Titel Temperature Sensitivity of a Thorium-229 Solid-State Nuclear Clock DOI 10.1103/physrevlett.134.113801 Typ Journal Article Autor Higgins J Journal Physical Review Letters Seiten 113801 -
2025
Titel Laser-induced quenching of the Th-229 nuclear clock isomer in calcium fluoride DOI 10.1103/physrevresearch.7.l022036 Typ Journal Article Autor Schaden F Journal Physical Review Research Link Publikation -
2025
Titel Characterization of the thorium-229 defect structure in CaF2 crystals DOI 10.1088/1367-2630/adce22 Typ Journal Article Autor Takatori S Journal New Journal of Physics Seiten 043024 Link Publikation -
2025
Titel A method to detect the VUV photons from cooled 229Th:CaF 2 crystals DOI 10.1016/j.nimb.2025.165647 Typ Journal Article Autor Guan M Journal Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Seiten 165647 -
2025
Titel Fine-structure constant sensitivity of the Th-229 nuclear clock transition DOI 10.1038/s41467-025-64191-7 Typ Journal Article Autor Beeks K Journal Nature Communications Seiten 9147 Link Publikation -
2024
Titel Frequency ratio of the 229mTh nuclear isomeric transition and the 87Sr atomic clock DOI 10.1038/s41586-024-07839-6 Typ Journal Article Autor Zhang C Journal Nature Seiten 63-70 -
2024
Titel Controlling 229Th isomeric state population in a VUV transparent crystal DOI 10.1038/s41467-024-49631-0 Typ Journal Article Autor Hiraki T Journal Nature Communications Seiten 5536 Link Publikation