Thorium-229:Hvordan den første nukleare overgang kan exciteres med lasere i synligt bølgelængdeområde

Spændende den første nukleare overgang i thorium-229 med lasere i det synlige bølgelængdeområde er udfordrende, fordi den nødvendige energi til denne overgang er væsentligt højere sammenlignet med energien fra synlige fotoner. Den første exciterede tilstand af thorium-229 har en excitationsenergi på cirka 8,4 keV, hvilket svarer til en bølgelængde på cirka 148 nanometer i det ekstreme ultraviolette (EUV) område af det elektromagnetiske spektrum.

Imidlertid er indirekte excitationsmetoder ved hjælp af synlige lasere blevet foreslået og demonstreret at excitere nukleare niveauer i visse isotoper, herunder thorium-229. En teknik involverer en to-trins excitationsproces:

1. Resonant excitation til mellemniveau :En synlig laser bruges til at excitere et langvarigt mellemniveau i thorium-229. Dette kan opnås ved omhyggeligt at vælge en laserbølgelængde, der matcher energiforskellen mellem grundtilstanden og den intermediære exciterede tilstand.

2. Efterfølgende intern konvertering :Efter befolkning af mellemniveauet sker intern omdannelse, hvor excitationsenergien overføres til en elektron i atomskallen. Denne proces resulterer i emission af en intern konverteringselektron og samtidig excitation af kernen til dens første exciterede tilstand.

Ved at kombinere disse trin bliver det muligt at excitere den første nukleare overgang i thorium-229 ved hjælp af lasere i det synlige bølgelængdeområde. Effektiviteten af ​​denne proces er dog typisk lav, og opnåelse af betydelig excitation kræver omhyggelig optimering af laserparametre og eksperimentelle forhold.

På trods af disse udfordringer fortsætter forskningen på dette område, og fremskridt inden for laserteknologi og excitationsteknikker lover at forbedre effektiviteten og anvendeligheden af ​​sådanne indirekte excitationsmetoder til at studere nukleare egenskaber og manipulere nukleare energiniveauer.