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Nuclear Transmutation03:20

Nuclear Transmutation

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Nuclear transmutation is the conversion of one nuclide into another. It can occur by the radioactive decay of a nucleus, or the reaction of a nucleus with another particle. The first manmade nucleus was produced in Ernest Rutherford’s laboratory in 1919 by a transmutation reaction, the bombardment of one type of nuclei with other nuclei or with neutrons. Rutherford bombarded nitrogen-14 atoms with high-speed α particles from a natural radioactive isotope of radium and observed...
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Radioactive Decay and Radiometric Dating02:48

Radioactive Decay and Radiometric Dating

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Radioactivity is a spontaneous disintegration of an unstable nuclide and is a random process, as all the nuclei in the sample do not decay simultaneously. The number of disintegrations per unit time is called the activity (A), which is directly proportional to the number of nuclei in the sample. The decay constant (λ) is an average probability of decay per nucleus in unit time.
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229 ThF4 películas finas para relojes nucleares de estado sólido

Chuankun Zhang1, Lars von der Wense1,2, Jack F Doyle1

  • 1JILA, NIST and University of Colorado, Department of Physics, University of Colorado, Boulder, CO, USA.

Nature
|December 18, 2024
PubMed
Resumen
Este resumen es generado por máquina.

Los investigadores desarrollaron un nuevo método para crear películas delgadas de torio-229 (229Th) para relojes nucleares. Este enfoque escalable utiliza cantidades de microgramos de 229Th, reduciendo la radiactividad y permitiendo relojes nucleares de estado sólido desplegables en el campo.

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Área de la Ciencia:

  • Física nuclear
  • La óptica cuántica
  • Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

  • La transición isomérica nuclear del torio-229 (229Th) es un candidato prometedor para los relojes nucleares de próxima generación.
  • Los métodos actuales que utilizan cristales dopados con 229Th se enfrentan a desafíos debido a la escasez de material, la radiactividad y el manejo complejo.
  • Los avances en la espectroscopia 229Th requieren materiales objetivo escalables y robustos para diversas aplicaciones.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar un método escalable y eficiente para la preparación de objetivos de espectroscopia 229Th.
  • Demostrar la viabilidad del uso de películas delgadas 229ThF4 para aplicaciones de relojes nucleares.
  • Reducir la cantidad de material radiactivo necesario para las tecnologías basadas en el 229Th.

Principales métodos:

  • Las películas delgadas de tetrafluoruro de torio-229 (229ThF4) fueron cultivadas mediante deposición física de vapor.
  • La excitación láser se realizó en la transición nuclear 229Th dentro de las películas delgadas 229ThF4.
  • La radioactividad de las películas delgadas 229ThF4 se comparó con los cristales tradicionales dopados con 229Th.

Principales resultados:

  • Se ha demostrado con éxito la excitación láser de la transición nuclear 229Th en películas delgadas 229ThF4.
  • El enfoque de película delgada requiere solo microgramos de material 229Th, significativamente menos que los métodos anteriores.
  • Las películas delgadas 229ThF4 son compatibles con las plataformas fotónicas y la nanofabricación, lo que permite dispositivos integrados.
  • Los niveles de radiactividad son hasta tres órdenes de magnitud más bajos que en los cristales típicos dopados con 229Th.
  • La alta densidad de emisores nucleares en 229ThF4 abre posibilidades para estudios de óptica cuántica.

Conclusiones:

  • La deposición física de vapor de películas delgadas de 229ThF4 ofrece una solución escalable para objetivos de espectroscopia de 229Th.
  • Este método allana el camino para relojes nucleares de estado sólido integrados y desplegables en el campo con radioactividad reducida.
  • Las películas delgadas desarrolladas tienen potencial para avanzar en la tecnología del reloj nuclear y la investigación de la óptica cuántica.