Projekt B04: Kohärente Anregung eines Atomkerns

Gegenstand des Projekts ist die Untersuchung des Th-229-Kerns mit seinem niederenergetischen Isomer bei 8,3 eV. Dieses System ermöglicht Experimente an der Schnittstelle von Atom- und Kernphysik. Die niedrige Energie macht das Th-229-Isomer zugänglich für resonante Laseranregung, die mit lasergekühlten gespeicherten Ionen oder mit Thorium-dotierten Festkörpern untersucht wird. Die Kernresonanz kann als Referenz für eine optische Uhr sehr hoher Genauigkeit dienen. Frequenzvergleiche zwischen einer solchen Kernuhr und Atomuhren, die Resonanzen in der Elektronenhülle verwenden, werden eine hohe Empfindlichkeit für Effekte von neuer Physik jenseits des Standardmodells aufweisen.


Veröffentlichungen

First 1
Flambaum VV, Dzuba VA, Peik E. Nuclear clock based on the Th V ion. Physical Review A. 2025 Aug 1;112(2):023103. doi: 10.1103/zcsk-3lw5
Lal V, Okhapkin MV, Tiedau J, Irwin N, Petrov V, Peik E. Continuous-wave laser source at the 148 nm nuclear transition of Th-229. OPTICA. 2025 Dez 16;12(12):1971-1974. doi: 10.1364/OPTICA.574489
Schaden F, Riebner T, Morawetz I, De Col LT, Kazakov GA, Beeks K et al. Laser-induced quenching of the Th-229 nuclear clock isomer in calcium fluoride. Physical Review Research. 2025 Mai 16;7(2):L022036. doi: 10.1103/PhysRevResearch.7.L022036
Zitzer G, Tiedau J, Düllmann CE, Okhapkin MV, Peik E. Laser spectroscopy on the hyperfine structure and isotope shift of sympathetically cooled Th 3+ 229 ions. Physical Review A. 2025 Mai 23;111(5):L050802. doi: 10.1103/PhysRevA.111.L050802
Tiedau J, Okhapkin MV, Zhang K, Thielking J, Zitzer G, Peik E et al. Laser Excitation of the Th-229 Nucleus. Physical review letters. 2024 Apr 29;132(18):182501. doi: 10.1103/PhysRevLett.132.182501
Thielking J, Zhang K, Tiedau J, Zander J, Zitzer G, Okhapkin MV et al. Vacuum-ultraviolet laser source for spectroscopy of trapped thorium ions. New journal of physics. 2023 Aug 14;25(8):083026. 083026. doi: 10.1088/1367-2630/aced1b
Głowacki P, Peik E. Fluorescence properties of ions adsorbed from aqueous solutions on fused silica and CaF2 - Test cases of Eu3+ and Tb3+. Journal of luminescence. 2022 Jul 1;247:118865. 118865. doi: 10.1016/j.jlumin.2022.118865
Meier DM, Thielking J, Głowacki P, Okhapkin MV, Müller RA, Surzhykov A et al. Electronic level structure of Th+ in the range of the Th 229m isomer energy. Physical Review A. 2019 Mai 29;99(5):052514. doi: 10.1103/PhysRevA.99.052514
Müller RA, Maiorova AV, Fritzsche S, Volotka AV, Beerwerth R, Glowacki P et al. Hyperfine interaction with the Th 229 nucleus and its low-lying isomeric state. Physical Review A. 2018 Aug 20;98(2):020503. doi: 10.1103/PhysRevA.98.020503
Safronova MS, Porsev SG, Kozlov MG, Thielking J, Okhapkin MV, Głowacki P et al. Nuclear Charge Radii of Th 229 from Isotope and Isomer Shifts. Physical review letters. 2018 Nov 21;121(21):213001. doi: 10.1103/PhysRevLett.121.213001
Thielking J, Okhapkin MV, Głowacki P, Meier DM, Von Der Wense L, Seiferle B et al. Laser spectroscopic characterization of the nuclear-clock isomer 229mTh. NATURE. 2018 Apr 19;556(7701):321-325. doi: 10.1038/s41586-018-0011-8
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Mitarbeiter

Dr. Maksim Okhapkin
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Physikalisch- Technische Bundesanstalt
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38116 Braunschweig
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David-Marcel Meier, M.Sc.
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