Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Durch Gamma-Spektroskopie konnte gezeigt werden, dass der ²²⁹Th-Kern einen isomeren Zustand bei der ungewöhnlich niedrigen Anregungsenergie von nur 7,6 ± 0,5 eV besitzt. Die Übergangswellenlänge im Bereich von 160 nm kann durch Frequenzvervielfachung von abstimmbaren Lasern und optischen Frequenzkamm-generatoren erreicht werden, so dass hier erstmals die Möglichkeit gegeben ist, Methoden der Laserspektroskopie auf einen Atomkern anzuwenden. Die langlebige Kernanregung ist von Wechselwirkungen mit der Elektronenhülle weitgehend entkoppelt, so dass auch bei der hohen Teilchendichte von Festkörpern eine sehr hohe Auflösung erreicht werden kann. Dies macht das ²²⁹Th-System attraktiv für Grundlagenuntersuchungen und für die Anwendung als optisches Frequenznormal.

Ziel dieses Projekts ist es, die hochauflösende Laserspektroskopie der Kernanregung von ²²⁹Th mit gespeicherten Ionen zu demonstrieren. Neben Th⁺ ist hier auch Th³⁺ von Interesse, weil die einfache Struktur des elektronischen Niveausystems Laserkühlung ermöglicht. Die Laseranregung des Kerns kann in einer Doppelresonanzmethode effizient nachgewiesen werden, indem die Änderung der Hyperfeinstruktur elektronischer Niveaus beobachtet wird.