Una ratonera en el núcleo atómico: Leyendo el torio con electrones expulsados ⚡ экспресс
Se ha demostrado por primera vez la espectroscopía electrónica de conversión inducida por láser (espectroscopía Mössbauer) del estado isomérico nuclear del ²²⁹Th. La excitación de la transición nuclear con energía de 8,4 eV en una muestra delgada de ThO₂ (con una banda prohibida de ~6 eV) provoca una rápida desintegración por conversión interna con emisión de electrones, que son registrados para obtener datos espectroscópicos. A diferencia de la espectroscopía de fluorescencia, el método es aplicable a materiales con una función de trabajo menor que la energía de la transición nuclear, lo que amplía la clase de sistemas investigables. El uso de ThO₂ compuesto por isótopos sin espín y la reducción del tiempo de vida del isómero a ~10 μs mediante la conversión interna permite reducir el tiempo de interrogación de los relojes nucleares en ~10⁸ veces y potencialmente disminuir la inestabilidad del reloj en cuatro órdenes de magnitud.
En el interior del núcleo del torio-229 hay una ratonera de gatillo fácil. Al ser golpeada por un láser, normalmente se cierra de golpe, liberando un destello de luz ultravioleta. Pero en muchos cristales, esa luz se sofoca —como una campana envuelta en tela—, haciendo que la trampa parezca silenciosa. Ahora, los físicos evitan la luz por completo: detectan el chasquido mismo atrapando el electrón que sale disparado cuando la trampa se activa. Este método, espectroscopía de conversión interna, lee el estado nuclear incluso a través de materiales que bloquearían la luz.
La recompensa es la velocidad. Al fabricar el cristal con un isótopo específico de torio, la trampa salta en apenas 10 microsegundos, cien millones de veces más rápido que esperar a la luz. Un reloj nuclear basado en esta lectura electrónica podría ser 10.000 veces más estable, llegando a perder menos de un segundo durante toda la edad del universo. Un reloj así pondría a prueba si la velocidad de la luz es realmente constante y buscaría grietas en el Modelo Estándar de la física.
🎯 La energía necesaria para activar la ratonera es de apenas 8,4 electronvoltios, fácilmente suministrada por un láser; la mayoría de las transiciones nucleares exigen monstruosos aceleradores de partículas.