Energía de la transición del reloj nuclear 229

Área de la Ciencia:

• Física nuclear
• Física atómica
• Metrología

Sus antecedentes:

• El primer estado isomérico excitado del torio-229 (229mTh) es un candidato prometedor para un reloj óptico nuclear debido a su baja energía de excitación y larga vida radiactiva.
• El desarrollo de un reloj nuclear, con aplicaciones en geodesia e investigación constante fundamental, se ha visto obstaculizado por el conocimiento impreciso de la energía 229mTh.
• Los relojes atómicos actuales basados en capas electrónicas tienen limitaciones que los relojes nucleares pretenden superar.

Objetivo del estudio:

• Para medir directamente la energía de transición del estado isomérico 229mTh a su estado fundamental con alta precisión.
• Determinar la longitud de onda correspondiente a esta transición nuclear para aplicaciones de espectroscopia láser.
• Avanzar en la metrología de precisión y permitir el desarrollo de un reloj óptico nuclear preciso.

Principales métodos:

• Espectroscopia de electrones de conversión interna emitidos durante la desintegración de átomos neutros de 229mTh.
• Medición directa de la energía de transición con una incertidumbre de 0,17 electronvoltios.
• Cálculo de la longitud de onda de transición utilizando la energía medida.

Principales resultados:

• La energía de transición de 229mTh al estado fundamental se midió con una incertidumbre de desviación estándar de 0,17 eV.
• La energía corresponde a una longitud de onda de transición de 149,7 ± 3,1 nanómetros.
• Esta longitud de onda es accesible a través de la espectroscopia láser utilizando generación de alta armonía.

Conclusiones:

• La medición precisa de la energía de transición de 229mTh facilita la espectroscopia láser de alta resolución en los núcleos.
• Los resultados son un paso crítico hacia el desarrollo de un reloj óptico nuclear con una precisión sin precedentes.
• Esta investigación combina la física nuclear y atómica para avanzar significativamente en la metrología de precisión.