論文の概要: Probing the Linewidth of the 12.4-keV Solid-State $^{45}$Sc Isomeric Resonance

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.17538v2
• Date: Tue, 26 Aug 2025 21:27:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-28 12:43:57.490195
• Title: Probing the Linewidth of the 12.4-keV Solid-State $^{45}$Sc Isomeric Resonance
• Title（参考訳）: 12.4-keVソリッドステート$^{45}$Scアイソニック共鳴の幅を求める
• Authors: Peifan Liu, Miriam Gerharz, Berit Marx-Glowna, Willi Hippler, Jan-Etienne Pudell, Alexey Zozulya, Brandon Stone, Deming Shu, Robert Loetzsch, Sakshath Sadashivaiah, Lars Bocklage, Christina Boemer, Shan Liu, Vitaly Kocharyan, Dietrich Krebs, Tianyun Long, Weilun Qin, Matthias Scholz, Kai Schlage, Ilya Sergeev, Hans-Christian Wille, Ulrike Boesenberg, Gianluca Aldo Geloni, Jörg Hallmann, Wonhyuk Jo, Naresh Kujala, Anders Madsen, Angel Rodriguez-Fernandez, Rustam Rysov, Kelin Tasca, Tomasz Kolodziej, Xiwen Zhang, Markus Ilchen, Niclas Wieland, Günter Huber, James H. Edgar, Jörg Evers, Olga Kocharovskaya, Ralf Röhlsberger, Yuri Shvyd'ko,
• Abstract要約: 固体45ドルSc共鳴のスペクトル幅と品質係数が自然限界にどのように近づくかを示す。 2ms以上の明確な核前方散乱信号がないことは、実験条件下では少なくとも500Gamma_0$の環境拡張を意味する。 これらの結果は、固体核時計開発のための新しい実験的なベンチマークを設定した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.176218858571254
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The $^{45}$Sc nuclear transition from the ground to the isomeric state at 12.389~keV, with a lifetime of 0.46~s, exhibits an extraordinarily narrow natural width of 1.4~feV and a quality factor $\simeq 10^{19}$ -- surpassing those of the most precise atomic clocks -- making $^{45}$Sc a compelling platform for advanced metrology and nuclear clocks. Here we investigate how closely the spectral width and quality factor of the solid-state $^{45}$Sc resonance can approach these natural limits. Using the European X-ray Free-Electron Laser, we confirm the isomer's lifetime via time-delayed incoherent $K_{\alpha,\beta}$ fluorescence and observe previously unreported elastic fluorescence, yielding a partial internal conversion coefficient of 390(60). The absence of a clear nuclear forward scattering signal beyond a 2-ms delay implies environmental broadening of at least $500~\Gamma_{0}$ under experimental conditions, placing bounds on solid-state decoherence mechanisms. These findings set new experimental benchmarks for solid-state nuclear clock development.
• Abstract（参考訳）: 地上から異性体状態の12.389~keVのSc核移行は、寿命が0.46~sで、非常に狭い自然の幅1.4~feVと品質係数$\simeq 10^{19}$が、最も精密な原子時計のどれよりも上回っている。 ここでは、固体$^{45}$Sc共鳴のスペクトル幅と品質係数が、これらの自然限界にどの程度近づくかを検討する。 欧州のX線自由電子レーザーを用いて、アイソマーの寿命を時間遅れの非コヒーレントK_{\alpha,\beta}$蛍光で確認し、未報告の弾性蛍光を観測し、内部変換係数は390(60)となる。 2ms以上の明確な核前方散乱信号がないことは、実験条件下では少なくとも500〜\Gamma_{0}$の環境拡張を意味し、固体デコヒーレンス機構に拘束される。 これらの結果は、固体核時計開発のための新しい実験的なベンチマークを設定した。

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