$^{229\mathrm{m}}$Th 核异构态跃迁与 $^{87}$Sr 原子钟的频率比
原子物理
2024-09-10 v2 核实验
光学
量子物理
摘要
光学原子钟 使用电子能级来精确保持时间。基于核能级的时钟信誉下一代平台，适用于精密测量和基础物理研究。Thorium-229 核子具有独特的低能核跃迁，可被最先进的真空紫外 (VUV) 激光源接近，因此被提议用于构建第一台核时钟 。然而，尚未对 Th 异构态进行量子态分辨光谱，以确定其核结构并与现有原子钟建立直接频率联系。本文中，我们使用 VUV 频率 comb 直接激发固态 CaF 宿主材料中的狭窄 Th 核时钟跃迁，并确定绝对跃迁频率。我们将基本频率 comb 稳定到 JILA Sr 时钟 ，并通过一个亚秒增强腔体将其 7 倍谐波上转换到 VUV 范围。该 VUV comb 建立了核与电子能级之间的频率联系，使我们能够直接测量 Th 核时钟跃迁与 Sr 原子钟的频率比。我们还精确测量了核四极分裂，并提取了异构体的内在性质。这一结果标志着固态光学核时钟的开端，并展示了核时钟与原子钟的首次比较，用于基础物理研究。这一工作体现了精密测量、超快强场物理、核物理和基础物理的融合。
引用
@article{arxiv.2406.18719,
title = {Frequency ratio of the $^{229\mathrm{m}}$Th nuclear isomeric transition and the $^{87}$Sr atomic clock},
author = {Chuankun Zhang and Tian Ooi and Jacob S. Higgins and Jack F. Doyle and Lars von der Wense and Kjeld Beeks and Adrian Leitner and Georgy Kazakov and Peng Li and Peter G. Thirolf and Thorsten Schumm and Jun Ye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.18719},
year = {2024}
}
备注
22 pages, 5 figures, 1 extended data figure