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突破性激光操纵原子核:开启核物理新时代

科学探索万象经验2024-05-05

原子核领域,笼罩在复杂性中,受神秘的量子力学定律支配,最近取得了突破性的成就。发表在《物理评论快报》的一篇论文,科学家们成功地利用激光激发操纵 Th-229 核,为核物理、精密计时和基础常数组测量领域开辟了新的可能性。

这项研究的核心是同位素Th-229的独特性质。与大多数原子核不同,它具有一种长寿命、低能量的激发态。这个特殊的异构体,记为Th-229m,距离基态仅 8.4 电子伏特。这个微小的能量差落入了真空紫外光谱范围,使其可以利用专门设计的激光进行操纵。

德国计量研究所和维也纳理工大学的研究人员合作取得了突破性进展,成功地实现了Th-229核的靶向激发。他们的策略是将Th-229原子掺入氟化钙 (CaF2) 晶体中。通过精心调整激光系统,他们能够发出能量与Th-229m异构体激发能完全匹配的光脉冲。这种共振相互作用触发了预期的跃迁,促使Th-229核从基态跃迁到激发异构体状态。