钍-229 核钟同核异能态的 X 射线泵浦
核实验
2019-10-09 v1 仪器与探测器
摘要
钍-229 在核物理中是一个独特的例子：它呈现出一个亚稳态的第一激发态 Th-229m，仅比核基态高出几个电子伏特。这一所谓的同核异能态可由极紫外（VUV）激光触及，从而将原子激光光谱学的惊人精度转移到核物理中。能够随意操控 Th-229 核态开启了众多前景，从对物理学基本相互作用的研究到作为紧凑且稳健的核钟的应用。然而，同核异能态的直接光学激发或其向基态的辐射衰变尚未被观测到，并且一系列关键核结构参数，如 Th-229 低能核态的精确能量和半衰期，仍属未知。在此我们展示首个向 Th-229m 的主动光学泵浦。我们的方案采用窄带 29 keV 同步辐射共振激发第二激发态，其随后主要衰变至该同核异能态。我们以 0.07 eV 的精度确定了共振能量，测得 82.2 ps 的半衰期、1.70 neV 的激发线宽，并分别提取了第二激发态向基态与同核异能态的分支比。这些测量使我们能够重新评估过去 40 年间收集的伽马能谱数据。
引用
@article{arxiv.1902.04823,
title = {X-ray pumping of the Th-229 nuclear clock isomer},
author = {Takahiko Masuda and Akihiro Yoshimi and Akira Fujieda and Hiroyuki Fujimoto and Hiromitsu Haba and Hideaki Hara and Takahiro Hiraki and Hiroyuki Kaino and Yoshitaka Kasamatsu and Shinji Kitao and Kenji Konashi and Yuki Miyamoto and Koichi Okai and Sho Okubo and Noboru Sasao and Makoto Seto and Thorsten Schumm and Yudai Shigekawa and Kenta Suzuki and Simon Stellmer and Kenji Tamasaku and Satoshi Uetake and Makoto Watanabe and Tsukasa Watanabe and Yuki Yasuda and Atsushi Yamaguchi and Yoshitaka Yoda and Takuya Yokokita and Motohiko Yoshimura and Koji Yoshimura},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.04823},
year = {2019}
}
备注
14 pages with 9 figures and 3 tables