FWF - Readnuclock - Readout scheme for the solid-state 229Th nuclear clock

Der niederenergetische angeregte Zustand des Thorium-229 (229Th)-Kerns hat Forscher seit Jahrzehnten fasziniert. Mit der Anregungsenergie von nur wenigen eV ist er der einzige bekannte, für Laser zugängliche isomere Zustand des Kerns. Manipulation. Dieses System eröffnet eine Fülle neuartiger Anwendungen, die von Tests zur zeitlichen Variation der fundamentalen Wechselwirkungskonstanten zu technologischen Umsetzungen als ultrapräzise "Optische Atomuhr". Während die exakte Anregungsenergie des 229Th-Isomers schwer fassbar bleibt, haben signifikante Fortschritt in den letzten Monaten die Energie einzugrenzen erlaubt. Alle neueren Ergebnisse platzieren die Energie zwischen 8,0 eV und 8,5 eV. Dies liegt innerhalb des Übertragungsbandes von Breit-Bandlücken-VUV-Materialien wie Fluorideinkristalle. Dadurch wird es möglich, 229Th in einer Festkörpermatrix einzubetten und eine große Anzahl von Kernen optisch anzuregen. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Ausleseschemas für eine Festkörper-Atom-Uhr auf der Basis von Kern-Quadrupol Resonanz-Spektroskopie (NQRS). Die Wechselwirkung des nuklearen Quadrupolmoments mit dem elektrischen Feldgradienten des Kristalls bewirkt das Aufspalten der Kernzustände. NQRS kann zum zerstörungsfreien Auslesen des Kernzustandes während des Uhrenbetriebs verwendet werden. Darüber hinaus kann der NQRS wird wertvolle Informationen über die mikroskopische Struktur von 229Th-Atomen liefern, mit denen das Kristallgitter dotiert ist.