Österreichische und deutsche Wissenschaftler haben erstmals den Kern von Thorium-229 mit einem Laser angeregt
Kurz gesagt- Das österreichisch-deutsche Team hat die Anregung von Thorium-229 mit einem Laser aufgezeichnet.
- Der Laser arbeitete bei 148 nm mit Spitzenleistungen im Bereich von mehreren Petawatt.
- Das Verfahren könnte zur Schaffung von Atomuhren führen, die mit atomaren konkurrieren.
Eine Gruppe von Physikern aus Österreich und Deutschland gab die erste historische Beobachtung der Anregung des Kernübergangs des Isotops Thorium-229 durch Lichtabsorption bekannt. Zuvor wurden solche Übergänge nur registriert, nachdem der Kern eigene Strahlung emittiert hatte, was die Genauigkeit der Messungen einschränkte.
Experimentelle Einrichtung
Für das Ergebnis benötigten die Wissenschaftler einen kontinuierlichen Laser, der bei extrem kurzer Wellenlänge – 148 Nanometern – arbeitet. Trotz der relativ geringen Leistung erreichte das Spitzenenergieniveau Dutzende von Petawatt, was eine effektive Wechselwirkung mit dem Kern von Thorium-229 ermöglichte.
Der Thoriumisotop ist bekannt für sein einzigartiges niederenergetisches Kernniveau, das im Bereich von mehreren Elektronvolt liegt, was ihn zu einem potenziellen Kandidaten für die Herstellung von hochpräzisen Uhren macht. Bis vor kurzem schränkte jedoch das Fehlen einer zuverlässigen Methode zur Anregung dieses Zustands die praktische Anwendung ein.
Im durchgeführten Experiment wurde der Laserstrahl auf eine dünne Folie gerichtet, die Atome von Thorium-229 enthielt. Beim Absorbieren von Photonen wechselte der Kern in einen angeregten Zustand, was durch Spektralmessungen und charakteristische Veränderungen in der Energieverteilung bestätigt wurde.
Perspektiven der Kernuhren
Das erhaltene Verfahren eröffnet die Möglichkeit, Kernuhren zu entwickeln, die in Stabilität und Genauigkeit moderne Atomuhren, die auf elektronischen Übergängen basieren, übertreffen können. Kernübergänge sind weniger empfindlich gegenüber externen Feldern und Temperaturschwankungen, was eine längere Lebensdauer und geringere Fehler verspricht.
Wenn die Technologie weiterentwickelt und skaliert wird, könnten solche Uhren in globalen Navigationssystemen, zur Synchronisation von Telekommunikationsnetzen und in fundamentalen physikalischen Forschungen Anwendung finden, wo eine Zeitmessung mit höchster Präzision erforderlich ist.
Die Ergebnisse der Forschung wurden in der wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht Natur, in der die Autoren das experimentelle Schema, die erhaltenen Daten und potenzielle Richtungen für weitere Forschungen detailliert beschrieben haben.
Quelle: N+1
