Πραγματοποιήθηκε η πιο ακριβής, μέχρι σήμερα, μέτρηση της διεγερμένης κατάστασης του πυρήνα του θορίου-229, ενός υποψήφιου ισοτόπου για ένα εξαιρετικά ακριβές πυρηνικό ρολόι.

Περιοδικά φαινόμενα, όπως ταλαντώσεις ενός εκκρεμούς μέχρι τις δονήσεις ενός ατόμου, μπορούν να αποτελέσουν την βάση για την λειτουργία ενός ρολογιού. Τα τικ ενός ατομικού ρολογιού καθορίζονται από τη συχνότητα του φωτονίου που εκπέμπεται κατά τη μετάβαση ενός ηλεκτρονίου από την διεγερμένη προς την θεμελιώδη κατάσταση (αποδιέγερση) σε ένα άτομο. Αυτά τα εκπληκτικά ακριβή οπτικά ατομικά ρολόγια χάνουν μόλις 1 δευτερόλεπτο (sec) σε περίπου 30 δισεκατομμύρια χρόνια. Για να ξεπεράσουν την ακρίβεια του καλύτερου ρολογιού αυτού του τύπου, οι ερευνητές θέλουν να ορίσουν τα τικ χρησιμοποιώντας το φωτόνιο που εκπέμπεται από την αποδιέγερση του πυρήνα ενός ατόμου.

Οι φυσικοί Johannes Tiedau et al παρουσίασαν πρόσφατα την χρήση υπεριώδους φωτός που προκαλεί μια τέτοια πυρηνική μετάβαση σε ένα πολλά υποσχόμενο υποψήφιο για ένα πυρηνικό ρολόι, το θόριο-229 [Laser Excitation of the Th-229 Nucleus]. Τώρα ο Ricky Elwell από το UCLA και οι συνεργάτες του αναφέρουν επανάληψη αυτού του άθλου για δεύτερη φορά [Laser Excitation of the ²²⁹Th Nuclear Isomeric Transition in a Solid-State Host]. Οι Elwell et al προσδιόρισαν επίσης την ενέργεια της διεγερμένης πυρηνικής κατάστασης με μεγαλύτερη ακρίβεια σε σχέση με την προηγούμενη ομάδα.

Το θόριο-229 κατέχει μια υψηλή θέση στη μετρολογία επειδή μια από τις διεγερμένες πυρηνικές καταστάσεις του έχει τη χαμηλότερη ενέργεια από όλες τις γνωστές διεγερμένες πυρηνικές καταστάσεις. Η κατάσταση αυτή έχει επίσης αρκετά μεγάλη διάρκεια ζωής ώστε να μπορεί να είναι προσβάσιμη με ελεγχόμενο τρόπο. Οι ερευνητές Tiedau et al είχαν ανακοινώσει την πρώτη επιτυχημένη προσπάθεια χειρισμού αυτής της διεγερμένης πυρηνικής κατάστασης του θορίου-229 χρησιμοποιώντας φως. Μέτρησαν επίσης την ενέργεια διέγερσης αυτής της κατάστασης, βρίσκοντας την τιμή 8,35574 eV.

Αυτό το αποτέλεσμα επιτεύχθηκε με τη χρήση συσκευών που περιείχαν κρυστάλλους εμποτισμένους με θόριο-229, μια ιδέα που προτάθηκε από ορισμένα μέλη της ομάδας του UCLA πριν από μια δεκαετία. Στα πειράματά τους, ο Elwell και οι συνεργάτες του εφαρμόζοντας παρόμοια μέθοδο μέτρησαν την ενέργεια της διεγερμένης πυρηνικής κατάστασης του θορίου-229 στα 8.355733±2(στατ.)±10(συστ.) eV, μια πιο ακριβή τιμή από την προηγούμενη μέτρηση, η οποία χρησιμοποιούσε διαφορετικό κρύσταλλο. Τα πειράματά τους δείχνουν επίσης ότι σε ορισμένες περιπτώσεις ο κρύσταλλος-ξενιστής μπορεί να μειώσει την πυρηνική μετάπτωση του θορίου-229, μια σημαντική παράμετρος για τα μελλοντικά πυρηνικά ρολόγια.

περισσότερες λεπτομέρειες στο Physics Magazine(American Physical Society): «Crystallizing the Path Toward a Nuclear Clock» – https://physics.aps.org/articles/v17/s75

Κατηγορίες:ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Ετικέτες: ΧΡΟΝΟΣ, PHYSICS