REZONANSNAYa OPTIChESKAYa NAKAChKA IZOMERA 229Th S ENERGIEY 8 eV

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Наиболее вероятным кандидатом на роль ядерно-оптического стандарта является изомер ядерного изотопа 229mTh с энергией 8.338 эВ. Обсуждается возможность уточнения его энергии путем резонансной оптической накачки через электронный мостик. Решающее значение имеет надлежащее использование естественной ширины атомных линий, которые на порядки величины превышают естественную ширину ядерной изомерной линии. Последние исследования показали, что уширение за счет внутренней конверсии в нейтральных атомах тория приводит к выигрышу во времени сканирования на девять порядков величины, облегчая поиск электрон-ядерного резонанса до практически реального уровня. Предлагаемый в настоящей статье метод резонансной конверсии применим в ионизованных атомах тория. Он обладает потенциалом, позволяющим повысить эффективность эксперимента на порядки величины. Реализация этого метода требует одновременного возбуждения ядра и электронной оболочки в конечном состоянии. Показана причинная связь между этим принципом и решением ториевой загадки.

About the authors

F. F Karpeshin

Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева

Email: fkarpeshin@gmail.com
190005, Санкт-Петербург, Россия

M. B Trzhaskovskaya

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт"

Email: email@example.com
188300, Гатчина, Ленинградская обл., Россия

References

  1. S. Kraemer, J. Moens, M. Athanasakis-Kaklamanakis et al. Observation of the Radiative Decay of the 229T h Nuclear Clock Isomer, Nature 617, 706 (2023); https://doi.org/10.1038/s41586-023-05894-z.
  2. Д.Ф. Зарецкий, Ф.Ф. Карпешин. Мезорентгеновское излучение осколков мгновенного деления, ЯФ 29, 306 (1979) [Sov. J.Nucl.Phys. 29, 151 (1979)].
  3. Б.А. Зон, Ф.Ф. Карпешин. Ускорение распада ядра 235U за счет резонансной внутренней конверсии, стимулированной лазерным излучением, ЖЭТФ 97, 401 (1990).
  4. V.A. Krutov, Ann.Phys. (Leipzig) 21, 291 (1968); В.А. Крутов, Письма в ЖЭТФ 52, 1176 (1990) [JETP Lett. 52, 584 (1990)].
  5. Д.П. Гречухин, А.А. Солдатов, ЯФ 23, 273 (1976).
  6. D. Kekez et al., Phys.Rev. Lett. 55, 1366 (1985).
  7. C. R¨osel, F. F. Karpeshin, P. David et al. Experimental Evidence for Muonic X-rays from Fission Fragments, Z.Phys.A 345, 425 (1993).
  8. F. F. Karpeshin, M. R. Harston, F. Attallah, J. F. Chemin, J. N. Scheurer, I. M. Band, and M. B. Trzhaskovskaya. Subthreshold Internal Conversion to Bound States in Highly-Ionized 125Te Ions, Phys.Rev.C 53 1640 (1996).
  9. E.V. Tkalya, JETP Lett. 55, 216 (1992); Nucl. Phys.A 539, 209 (1992).
  10. P.V. Borisyuk, N.N. Kolachevsky, A.V. Taichenachev, E.V. Tkalya, I.Yu. Tolstikhina, and V. I. Yudin. Excitation of the Low-Energy 229mT h Isomer in the Electron Bridge Process via the Vontinuum, Phys.Rev.C 100, 044306 (2019).
  11. A.Ya. Dzublik. Quasiclassical Theory of 229mT h Excitation by Laser Pulses via Electron Bridges, Phys.Rev.C 106, 064608 (2022).
  12. Ф. Ф. Карпешин, И. М. Банд, М. Б. Тржасковская. Подпороговая конверсия в 125T e45+, ЖЭТФ 116, 1565 (1999)
  13. Ф.Ф.Карпешин,М.Б.Тржасковская,Ю.П. Гангрский. Резонансная внутренняя конверсия в водородоподобных ионах, ЖЭТФ 126, 323 (2004).
  14. F. F. Karpeshin, I.M. Band, and M.B. Trzhaskovskaya. 3.5-eV isomer of 229mT h: how it can be produced, Nucl.Phys. A654, 579 (1999).
  15. L. Von der Wense, B. Seiferle, M. Laatiaoui et al. Direct detection of the 229T h nuclear clock transition Nature 47, 533 (2016).
  16. E. Peik, M. Okhapkin. Nuclear clocks based on resonant excitation of γ-transitions, C.R.Physique 16, 516 (2015).
  17. L. von der Wense and Z. Chuankun. Concepts for direct frequency-comb spectroscopy of 229mT h and an internal-conversion-based solid-state nuclear clock, Eur.Phys. J. Ser.D 74, 146 (2020).
  18. Л.Ф. Витушкин, Ю.И. Гусев, Ф.Ф. Карпешин, Ю.А. Новиков, О.А. Орлов, и др. Два механизма возбуждения ядра тория 229T h лазером как пролог к созданию ядерно-оптических часов, Законод. и Прикл.Метрология. №3, 9 (2022).
  19. B. Seiferle et al. Energy of the 229T h nuclear clock transition, Nature 573, 243 (2019).
  20. A. Kramida and Yu. Ralchenko, J. Reader and NIST ASD Team (2022), NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.10), https://physics.nist.gov/asd.National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD; DOI: https://doi.org/10.18434/T4W30F.
  21. F. F. Karpeshin, S. Wycech, I.M. Band, M.B. Trzhaskovskaya, M. Pf¨utzner, and J. Zylicz. Rates of transitions between the hyperfine-splitting components of the ground-state and the 3.5 эВ isomer in 229T h89+, Phys.Rev.C 57, 3085 (1998).
  22. F. F. Karpeshin and L. F. Vitushkin. On the problems of creating a nuclear-optical frequency standard based on 229T h, https://doi.org/10.48550/arXiv.2307.08711
  23. I.M. Band and M.B. Trzhaskovskaya. Internal Conversion Coefficients for Low-Energy Nuclear Transitions, At.Data Nucl.Data Tables 55, 43 (1993).
  24. S.G. Porsev et al. Excitation of the Isomeric 229mT h Nuclear State via an Electronic Bridge Process in 229T h+, Phys.Rev. Lett. 105, 182501 (2010).
  25. F. F. Karpeshin and M.B. Trzhaskovskaya. Impact of the ionization of the atomic shell on the lifetime of the 229mT h isomer, Nucl.Phys.A 969, 173 (2018).
  26. F. F. Karpeshin and M.B. Trzhaskovskaya. A proposed solution for the lifetime puzzle of the 229mT h+ isomer, Nucl.Phys.A1010, 122173 (2021).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences