Thorium-229:Πώς η πρώτη πυρηνική μετάβαση μπορεί να διεγερθεί με λέιζερ σε ορατό εύρος μήκους κύματος

Συναρπαστικό Η πρώτη πυρηνική μετάβαση στο θόριο-229 με λέιζερ στην ορατή περιοχή μήκους κύματος είναι προκλητική επειδή η ενέργεια που απαιτείται για αυτή τη μετάβαση είναι σημαντικά υψηλότερη σε σύγκριση με την ενέργεια των ορατών φωτονίων. Η πρώτη διεγερμένη κατάσταση του θορίου-229 έχει ενέργεια διέγερσης περίπου 8,4 keV, η οποία αντιστοιχεί σε μήκος κύματος περίπου 148 νανόμετρων στην ακραία υπεριώδη (EUV) περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Ωστόσο, έχουν προταθεί έμμεσες μέθοδοι διέγερσης που χρησιμοποιούν ορατά λέιζερ και αποδείχθηκαν ότι διεγείρουν τα πυρηνικά επίπεδα σε ορισμένα ισότοπα, συμπεριλαμβανομένου του θορίου-229. Μια τεχνική περιλαμβάνει μια διαδικασία διέγερσης δύο σταδίων:

1. συντονισμένη διέγερση σε ενδιάμεσο επίπεδο :Ένα ορατό λέιζερ χρησιμοποιείται για να διεγείρει ένα μακροχρόνιο ενδιάμεσο επίπεδο στο θόριο-229. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί επιλέγοντας προσεκτικά ένα μήκος κύματος λέιζερ που ταιριάζει με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ της κατάστασης εδάφους και της ενδιάμεσης διεγερμένης κατάστασης.

2. Μεταγενέστερη εσωτερική μετατροπή :Μετά τη σύλληψη του ενδιάμεσου επιπέδου, λαμβάνει χώρα εσωτερική μετατροπή, όπου η ενέργεια διέγερσης μεταφέρεται σε ένα ηλεκτρόνιο στο ατομικό κέλυφος. Αυτή η διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή ενός εσωτερικού ηλεκτρονίου μετατροπής και την ταυτόχρονη διέγερση του πυρήνα στην πρώτη του διεγερμένη κατάσταση.

Συνδυάζοντας αυτά τα βήματα, είναι δυνατόν να διεγείρει την πρώτη πυρηνική μετάβαση στο θόριο-229 χρησιμοποιώντας λέιζερ στο ορατό εύρος μήκους κύματος. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα αυτής της διαδικασίας είναι συνήθως χαμηλή και η επίτευξη σημαντικής διέγερσης απαιτεί προσεκτική βελτιστοποίηση των παραμέτρων λέιζερ και των πειραματικών συνθηκών.

Παρά τις προκλήσεις αυτές, η έρευνα στον τομέα αυτό συνεχίζεται και οι εξελίξεις στην τεχνολογία λέιζερ και τις τεχνικές διέγερσης έχουν υπόσχεση για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της εφαρμογής τέτοιων μεθόδων έμμεσης διέγερσης για τη μελέτη των πυρηνικών ιδιοτήτων και του χειρισμού των επιπέδων πυρηνικής ενέργειας.