奥地利和德国科学家首次用激光激发钍‑229 原子核

• 奥地利-德国团队通过激光记录了钍-229的激发
• 激光在148 nm下工作，峰值功率达到数十拍瓦特
• 该方法可能导致制造与原子钟竞争的核钟

来自奥地利和德国的物理学家团队宣布首次历史性观察到通过光吸收激发钍-229同位素的核跃迁。在此之前，此类跃迁仅在核自发辐射后被记录，这限制了测量的准确性。

实验装置

为了获得结果，科学家们需要一台在极短波长下工作的连续激光器——148纳米。尽管功率相对较小，峰值能量水平达到了数十拍瓦特，这使得与钍-229的核有效互动成为可能。

钍同位素以其独特的低能量核能级而闻名，该能级位于几个电子伏特的范围内，这使其成为制造超精确时钟的潜在候选者。然而，直到最近，缺乏可靠的激发这种状态的方法限制了其实际应用。

在进行的实验中，激光束被指向含有钍-229原子的薄膜。当光子被吸收时，原子核进入激发态，这通过光谱测量和能量分布的特征变化得到了证实。

核时钟的前景

所获得的方法为开发核时钟提供了可能，这些时钟在稳定性和精确度上可能超过基于电子跃迁的现代原子钟。核跃迁对外部场和温度波动的敏感性较低，这预示着更长的使用寿命和更小的误差。

如果技术得到完善和扩展，这种时钟可以在全球导航系统、通信网络同步和基础物理研究中找到应用，这些领域需要以极高的精度测量时间。

研究结果发表在科学期刊上 自然，作者详细描述了实验方案、获得的数据和未来研究的潜在方向。

来源：N+1