Des scientifiques autrichiens et allemands ont pour la première fois excité le noyau de thorium-229 avec un laser
En bref- L'équipe austro-allemande a enregistré l'excitation du thorium-229 avec un laser
- Le laser fonctionnait à 148 nm avec des puissances de pointe de dizaines de petawatts
- La méthode pourrait conduire à la création d'horloges nucléaires, en concurrence avec les horloges atomiques
Un groupe de physiciens d'Autriche et d'Allemagne a annoncé la première observation historique de l'excitation d'une transition nucléaire de l'isotope thorium-229 par absorption de lumière. Avant cela, de telles transitions n'avaient été enregistrées qu'après que le noyau ait émis son propre rayonnement, ce qui limitait la précision des mesures.
Installation expérimentale
Pour obtenir un résultat, les scientifiques ont eu besoin d'un laser continu fonctionnant à une longueur d'onde extrêmement courte — 148 nanomètres. Malgré une puissance relativement faible, le niveau d'énergie de pointe atteignait des dizaines de pétawatts, ce qui a permis une interaction efficace avec le noyau de thorium-229.
L'isotope de thorium est connu pour son niveau nucléaire unique à basse énergie, situé dans la plage de quelques électronvolts, ce qui en fait un candidat potentiel pour la création d'horloges ultra-précises. Cependant, jusqu'à récemment, l'absence d'un moyen fiable d'exciter cet état limitait son application pratique.
Dans l'expérience réalisée, le faisceau laser a été dirigé vers un film mince contenant des atomes de thorium-229. Lors de l'absorption des photons, le noyau passait à un état excité, ce qui a été confirmé par des mesures de spectre et des changements caractéristiques dans la distribution énergétique.
Perspectives des horloges nucléaires
La méthode obtenue ouvre la possibilité de développer des horloges nucléaires qui pourraient surpasser en stabilité et en précision les horloges atomiques modernes basées sur des transitions électroniques. Les transitions nucléaires sont moins sensibles aux champs externes et aux fluctuations de température, ce qui promet une durée de vie plus longue et une moindre erreur.
Si la technologie est perfectionnée et mise à l'échelle, de telles horloges pourraient trouver des applications dans les systèmes de navigation globaux, la synchronisation des réseaux de télécommunications et les recherches fondamentales en physique, où une mesure du temps avec une précision extrême est requise.
Les résultats de la recherche ont été publiés dans une revue scientifique Nature, où les auteurs ont décrit en détail le schéma expérimental, les données obtenues et les directions potentielles pour de futures recherches.
Source : N+1
