Onderzoekers van de Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) München hebben, Voor de eerste keer, gemeten de levensduur van een aangeslagen toestand in de kern van een onstabiel element. Dit is een grote stap in de richting van een nucleaire klok die nog betere tijd kan bijhouden dan de beste atomaire tijdwaarnemers van vandaag.

Atoomklokken zijn de meest nauwkeurige chronometers die we nu hebben. Deze tijdwaarnemers zijn gebaseerd op nauwkeurige kennis van de frequentie van specifieke overgangen tussen gedefinieerde energieniveaus in de elektronenschillen van bepaalde atomen. Theoretische studies suggereren dat nucleaire klokken die gebruik maken van analoge veranderingen in de energietoestanden van atoomkernen nog nauwkeurigere frequentiestandaarden zouden kunnen bieden voor tijdwaarnemingsdoeleinden. Onderzoeksteams over de hele wereld onderzoeken nu manieren om deze theoretische mogelijkheid om te zetten in een praktische realiteit.

Begin vorige zomer, natuurkundigen Dr. Peter Thirolf, Lars von der Wense en Benedict Seiferle bij LMU's leerstoel medische fysica, in samenwerking met collega's in Mainz en Darmstadt, een opmerkelijke doorbraak bereikt in de zoektocht naar een functionerende nucleaire klok. In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , ze rapporteerden de eerste experimentele detectie van een specifieke energietransitie in de kern van een bepaalde isotoop van het element thorium (Th) dat decennia geleden was voorspeld. De kern van deze onstabiele isotoop, met een atoomgewicht van 229, is de enige kern waarvan bekend is dat deze de eigenschappen heeft die nodig zijn voor de ontwikkeling van een praktische nucleaire klok.

Met financiële steun van het door de EU gefinancierde project nuClock, Tirolf, von der Wense en Seiferle zijn doorgegaan met het karakteriseren van de energietransitie in de 229th-kern, en zijn er nu in geslaagd de levensduur van de aangeslagen kerntoestand te meten. Hun bevindingen verschijnen in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .

"Dit vertegenwoordigt de directe experimenteel bepaalde waarde voor de halfwaardetijd van de aangeslagen toestand van de isotoop ²²⁹ NS, ", zegt Benedict Seiferle. Het LMU-team is nu van plan om de energie van de transitie zelf te meten. Met deze gegevens in de hand, het moet in de toekomst mogelijk zijn om de overgang gecontroleerd optisch te induceren met behulp van een daarvoor ontworpen laser.