Het opwekken van de eerste nucleaire transitie in thorium-229 met lasers in het zichtbare golflengtebereik is een uitdaging omdat de energie die nodig is voor deze transitie aanzienlijk hoger is vergeleken met de energie van zichtbare fotonen. De eerste aangeslagen toestand van thorium-229 heeft een excitatie-energie van ongeveer 8,4 keV, wat overeenkomt met een golflengte van ongeveer 148 nanometer in het extreem ultraviolette (EUV) gebied van het elektromagnetische spectrum.

Er zijn echter indirecte excitatiemethoden voorgesteld waarbij gebruik wordt gemaakt van zichtbare lasers, en er is aangetoond dat ze nucleaire niveaus in bepaalde isotopen, waaronder thorium-229, opwekken. Eén techniek omvat een excitatieproces in twee stappen:

1. Resonante opwinding tot gemiddeld niveau :Een zichtbare laser wordt gebruikt om een ​​langlevend tussenniveau in thorium-229 op te wekken. Dit kan worden bereikt door zorgvuldig een lasergolflengte te kiezen die overeenkomt met het energieverschil tussen de grondtoestand en de tussenliggende aangeslagen toestand.

2. Vervolginterne conversie :Na het vullen van het tussenniveau vindt interne conversie plaats, waarbij de excitatie-energie wordt overgedragen naar een elektron in de atoomschil. Dit proces resulteert in de emissie van een intern conversie-elektron en de gelijktijdige excitatie van de kern naar zijn eerste aangeslagen toestand.

Door deze stappen te combineren wordt het mogelijk om de eerste nucleaire transitie in thorium-229 te exciteren met behulp van lasers in het zichtbare golflengtebereik. De efficiëntie van dit proces is echter doorgaans laag, en het bereiken van significante excitatie vereist een zorgvuldige optimalisatie van laserparameters en experimentele omstandigheden.

Ondanks deze uitdagingen gaat het onderzoek op dit gebied door, en de vooruitgang in lasertechnologie en excitatietechnieken is veelbelovend voor het verbeteren van de efficiëntie en toepasbaarheid van dergelijke indirecte excitatiemethoden voor het bestuderen van nucleaire eigenschappen en het manipuleren van kernenergieniveaus.