論文の概要: $^{229}$Th Nuclear Spectroscopy in an Opaque Material: Laser-Based Conversion Electron Mössbauer Spectroscopy of $^{229}$ThO$_2$

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.03018v1
• Date: Tue, 03 Jun 2025 15:54:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-05 01:42:09.439632
• Title: $^{229}$Th Nuclear Spectroscopy in an Opaque Material: Laser-Based Conversion Electron Mössbauer Spectroscopy of $^{229}$ThO$_2$
• Title（参考訳）: $^{229}$Th核分光:$^{229}$ThO$_2$のレーザー変換電子メスバウアー分光
• Authors: Ricky Elwell, James E. S. Terhune, Christian Schneider, Harry W. T. Morgan, Hoang Bao Tran Tan, Udeshika C. Perera, Daniel A. Rehn, Marisa C. Alfonso, Lars von der Wense, Benedict Seiferle, Kevin Scharl, Peter G. Thirolf, Andrei Derevianko, Eric R. Hudson,
• Abstract要約: 229ドルの核異性体状態におけるレーザー誘起変換電子M"オスバウアー分光の最初のデモンストレーションを示す。 蛍光分光法とは異なり、この技術は、仕事機能が核移行エネルギーより小さい材料と互換性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.04564931613184926
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Here, we report the first demonstration of laser-induced conversion electron M\"{o}ssbauer spectroscopy of the $^{229}$Th nuclear isomeric state, which provides the ability to probe the nuclear transition in a material that is opaque to light resonant with the nuclear transition. Specifically, we excite the nuclear transition in a thin ThO$_2$ sample whose band gap ($\sim$ 6 eV) is considerably smaller than the nuclear isomeric state energy (8.4 eV). As a result, the excited nucleus can quickly decay by internal conversion, resulting in the ejection of electrons from the surface. By collecting these conversion electrons, nuclear spectroscopy can be recorded. Unlike fluorescence spectroscopy, this technique is compatible with materials whose work function is less than the nuclear transition energy, opening a wider class of systems to study. Further, because ThO$_2$ can be made from spinless isotopes and the internal conversion decay process reduces the isomeric state lifetime to only $\sim$10 $\mu$s, allowing $\sim$10$^8$ relative reduction in clock interrogation time, a conversion-electron-based nuclear clock could lead to a $\sim$10$^4$ reduction in clock instability.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、レーザー誘起変換電子M\"{o}{o}ssbauer分光による、$^{229}$Th核異性体状態の最初のデモンストレーションを報告する。 具体的には、バンドギャップ($6 eV)が核異性体状態エネルギー(8.4 eV)よりもかなり小さいThO$_2$の薄い試料で核転移を励起する。 その結果、励起核は内部変換によって急速に崩壊し、表面から電子が放出される。 これらの変換電子を収集することにより、核分光を記録できる。 蛍光分光法とは異なり、この技術は、仕事機能が核遷移エネルギーより小さい物質と互換性があり、研究対象とするより広い種類のシステムを開く。 さらに、ThO$_2$はスピンレス同位体から作られることができ、内部の変換崩壊過程によりアイソマー状態の寿命はわずか$\sim$10$\mu$sに縮められ、クロックの尋問時間の相対的な還元が$\sim$10$^8$となるため、変換電子ベースの核時計は$\sim$10$^4$時計不安定性の低下につながる可能性がある。

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