Osnabrück 2002 – wissenschaftliches Programm

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Q: Quantenoptik

Q 433: Poster: Laser – Grundlagen und Anwendungen

Q 433.15: Poster

Donnerstag, 7. März 2002, 16:30–18:30, Schloss

Möglichkeiten der Laserspektroskopie des Thorium-229-Kerns — •Ekkehard Peik und Christian Tamm — Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Bundesallee 100, 38116 Braunschweig

Der Kern ²²⁹Th besitzt ein Isomer mit einer Anregungsenergie von lediglich 3,5 eV, das mit dem Grundzustand über einen magnetischen Dipolübergang gekoppelt ist und eine Lebensdauer der Größenordnung 1 h besitzt. Diese außergewöhnliche Konfiguration eröffnet die Möglichkeit, Methoden der optischen Präzisionsspektroskopie erstmals auf einen Atomkern anzuwenden. Das Ion Th³⁺ besitzt eine einfache elektronische Niveaustruktur und eignet sich für die Laserkühlung mit Diodenlasern. Der Kernübergang des in einer Paul-Falle gespeicherten Ions ²²⁹Th³⁺ kann als Referenz eines hochpräzisen optischen Frequenznormals dienen. Die Laseranregung des Kernübergangs wird dabei durch die Änderung der Hyperfeinstruktur des elektronischen Spektrums nachgewiesen: Bei gleichzeitiger Laseranregung einer elektronischen Resonanzlinie werden die Quantensprünge des Kerns mit Hilfe eines Hüllenelektrons detektiert. Diese Methode erlaubt auch Experimente mit verschränkten Zuständen von Elektron und Kern. Das hauptsächliche experimentelle Problem ist zunächst die Eingrenzung der Anregungsenergie des Isomers, deren 1σ-Unsicherheit z.Z. 1 eV beträgt. Wir haben vor, dies durch Fluoreszenzuntersuchungen einer Thoriumsalzlösung zu erreichen.