論文の概要: Continuous-wave nuclear laser absorption spectroscopy of Thorium-229
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.16640v1
- Date: Fri, 17 Apr 2026 18:54:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-28 14:23:47.651344
- Title: Continuous-wave nuclear laser absorption spectroscopy of Thorium-229
- Title（参考訳）: トリウム229の連続波核レーザー吸収分光
- Authors: I. Morawetz, T. Riebner, L. Toscani De Col, F. Schneider, N. Sempelmann, F. Schaden, M. Bartokos, G. A. Kazakov, S. Lahs, K. Beeks, B. Gerstenecker, A. Grüneis, M. Pimon, T. Schumm, V. Lal, G. Zitzer, J. Tiedau, M. V. Okhapkin, V. Petrov, E. Peik,
- Abstract要約: 同位体トリウム229の低エネルギー核移行は、トリウムドープ結晶にレーザー光で励起されている。
核共鳴は1nW未満の出力を持つ連続波レーザー源で励起できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A low-energy nuclear transition in the isotope thorium-229 has been excited in thorium-doped crystals with laser light. This opens the perspective towards a highly stable and robust solid-state optical nuclear clock. The required laser radiation at 148 nm wavelength has so far been produced using pulsed laser systems where only a small fraction of the incident photons has been resonant with the narrow nuclear transition. Here we show that the nuclear resonance can be excited with a continuous-wave laser source with a power of less than 1 nW, and that the resonance signal can be detected in absorption rather than in fluorescence. This eliminates the slow nuclear fluorescence decay from the detection process and offers a considerable advantage for clock operation through fast signal acquisition. The laser is based on three sequential frequency doublings, starting from a diode laser at 1187 nm that is well suited for linewidth narrowing and for frequency comparisons with optical atomic clocks. We use absorption spectroscopy for the quantitative characterization of two different Th-centers in calcium fluoride and measure the isomeric shift between them. One of the centers shows a very small static electric crystal field gradient < 0.1V/$Å^2$, to be compared to gradients in the range of 100 V/$Å^2$ observed earlier. This indicates a center with high symmetry of the ions surrounding the Th nucleus, promising nuclear resonance lines that are less sensitive to the lattice spacing.
- Abstract（参考訳）: 同位体トリウム229の低エネルギー核移行は、トリウムドープ結晶にレーザー光で励起されている。
これにより、高度に安定で頑健な固体光核時計への展望が開ける。
所要の波長148nmのレーザー放射は、入射光子のごく一部しか核移行の狭さに共鳴しないパルスレーザーシステムを用いてこれまでに製造されている。
ここでは、核共鳴は1nW未満の出力を持つ連続波レーザー源で励起することができ、共鳴信号は蛍光ではなく吸収下で検出可能であることを示す。
これにより、検出プロセスから遅い核蛍光崩壊を排除し、高速信号取得によるクロック動作にかなりの利点をもたらす。
レーザーは、1187nmのダイオードレーザーから始まる3つのシーケンシャル周波数倍率に基づいており、光原子時計との周波数比較に適している。
我々は、フッ化カルシウム中の2つの異なるTh中心の定量評価に吸収分光法を用い、それらの間の異性体シフトを測定する。
中心の1つは非常に小さな静電界勾配 < 0.1V/$ ^2$ を示し、100V/$ ^2$ の範囲の勾配と比較する。
これは、Th核を取り巻くイオンの対称性の高い中心を示し、格子間隔に敏感でない核共鳴線を約束する。
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