Relación de frecuencia de la transición isomérica nuclear Th y el reloj atómico Sr 87

Área de la Ciencia:

• Física nuclear
• Física atómica
• Metrología de precisión
• La óptica cuántica

Sus antecedentes:

• Los relojes atómicos ópticos utilizan niveles de energía electrónica para un cronometraje preciso.
• Los relojes nucleares, basados en niveles de energía nuclear, ofrecen una nueva plataforma para la metrología y la física fundamental.
• El núcleo de torio-229 (229Th) tiene una transición de baja energía adecuada para un reloj nuclear, pero sus propiedades requieren un estudio detallado.

Objetivo del estudio:

• Para realizar una espectroscopia con resolución de estado cuántico del isómero 229Th.
• Para determinar la frecuencia de transición absoluta del reloj nuclear 229Th.
• Para establecer un enlace de frecuencia directa entre los relojes nucleares y atómicos.

Principales métodos:

• Utilizó un peine de frecuencia ultravioleta al vacío (VUV) para excitar la transición nuclear 229Th en un huésped de CaF2 en estado sólido.
• Estabilizado el peine de frecuencia a un reloj atómico JILA 87Sr.
• Utilizó una cavidad de mejora de femtosegundos para una conversión coherente al rango VUV.

Principales resultados:

• Se ha determinado la frecuencia de transición absoluta del reloj nuclear 229Th.
• Establecido un enlace de frecuencia entre la transición nuclear 229Th y el reloj atómico 87Sr.
• Se midieron con precisión las divisiones nucleares cuádrupolares y se extrajeron las propiedades intrínsecas del isómero 229Th.

Conclusiones:

• Demostró el primer reloj óptico nuclear de estado sólido.
• Logró la primera comparación entre relojes nucleares y atómicos, abriendo caminos para estudios de física fundamental.
• Este trabajo integra la metrología de precisión, la física ultra rápida y la física nuclear.