Оптические часы, основанные на двухфотонной спектроскопии ядерного перехода в ионе 229Th в монохроматическом поле
В. И. Юдин+*×, А. В. Тайченачев+*, О. Н. Прудников+*, М. Ю. Басалаев+*×, А. Н. Гончаров+*, С. В. Чепуров+, В. Г. Пальчиков°∇
+Институт лазерной физики Сибирского отделения РАН, 630090 Новосибирск, Россия
*Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск, Россия
×Новосибирский государственный технический университет, 630073 Новосибирск, Россия
°Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений,
141570 Менделеево, Россия
∇Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 115409 Москва, Россия
Abstract
Для изотопа 229Th мы исследуем возможность двухфотонной
лазерной спектроскопии ядерного часового перехода (148.38 нм) с
использованием интенсивного монохроматического лазерного излучения на
удвоенной длине волны (296.76 нм). Наши оценки показывают, что с
использованием механизма электронного мостика в двукратно ионизованном
ионе 229Th2+ будет достаточно интенсивности непрерывного
излучения порядка 10-100 кВт/см2, что лежит в пределах досягаемости
современных лазерных систем. Такая уникальная возможность обусловлена
наличием в электронном спектре иона 229Th2+ исключительно
близкого промежуточного (для двухфотонного перехода) уровня,
формирующего сильный дипольный (E1) переход с основным состоянием на
длине волны 297.86 нм, которая всего лишь на 1.1 нм отличается от длины
волны пробного поля (296.76 нм). Полученные результаты могут быть
использованы для практического создания ультра-прецизионных ядерных
оптических ядерных часов на основе ионов тория-229
без использования вакуумного ультрафиолета.
Кроме того, мы развиваем альтернативный подход к описанию явления
электронного мостика в изолированном ионе (атоме) через оператор
сверхтонкого взаимодействия, что является важным для общей квантовой
теории атома. В частности, такой подход показывает, что вклад в
электронный мостик от ядерного квадрупольного момента может быть
сопоставим со вкладом от магнитного момента ядра.