شعاع ليزر خافت كهمسة ضوء أثار نواة الثوريوم-229 إلى حالة طاقة أعلى. معظم النوى تحتاج إلى دفعة قوية من الطاقة، لكن نواة الثوريوم-229 لديها فجوة طاقة صغيرة جداً لدرجة أن هذه اللمسة اللطيفة تؤدي الغرض. بدلاً من انتظار أن تبعث النواة الضوء، استخدم العلماء مطيافية الامتصاص — قياس جزء الهمسة الممتصة، مما يعطي إشارة سريعة وواضحة. وضعوا الثوريوم في بلورة فلوريد الكالسيوم، في بقعة هادئة لدرجة أن طنين البلورة كان غير مسموع تقريباً.
ساعة مبنية على هذا يمكن أن تكون مستقرة لدرجة أنها لن تخطئ بأكثر من ثانية واحدة على مدى عمر الكون. قد تكشف ما إذا كان النموذج القياسي، كتاب قواعد القوى الأساسية، ينحرف يوماً. وقوة الليزر؟ ومضة يراعة قصيرة تفوقها بكثير.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.16640
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 narrow-bandwidth 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 VUV laser source 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 crystal and measure the isomeric shift between them. One of the centers shows a very small static electric crystal field gradient 0.1 V/$$\r{A}^2$$, to be compared to gradients in the range of 100 V/$$\r{A}^2$$ observed earlier. This indicates a center with high symmetry of the ions surrounding the Th nucleus, promising nuclear resonance lines that are nearly independent of the lattice spacing.
الثوريوم-229 هو النواة الوحيدة التي تستجيب لهمسة ضوء خافتة كهذه: طاقة إثارتها هي فقط 8 إلكترون فولت، مقارنة بالملايين التي تحتاجها النوى الأخرى. هذا هو الفرق بين تنهيدة ناعمة وهدير الرعد.