原子核領域，籠罩在復雜性中，受神秘的量子力學定律支配，最近取得了突破性的成就。發表在《物理評論快報》的一篇論文，科學家們成功地利用激光激發操縱 Th-229 核，為核物理、精密計時和基礎常數組測量領域開辟了新的可能性。

這項研究的核心是同位素Th-229的獨特性質。與大多數原子核不同，它具有一種長壽命、低能量的激發態。這個特殊的異構體，記為Th-229m，距離基態僅 8.4 電子伏特。這個微小的能量差落入了真空紫外光譜范圍，使其可以利用專門設計的激光進行操縱。

德國計量研究所和維也納理工大學的研究人員合作取得了突破性進展，成功地實現了Th-229核的靶向激發。他們的策略是將Th-229原子摻入氟化鈣 (CaF2) 晶體中。通過精心調整激光系統，他們能夠發出能量與Th-229m異構體激發能完全匹配的光脈沖。這種共振相互作用觸發了預期的躍遷，促使Th-229核從基態躍遷到激發異構體狀態。

實驗的成功通過檢測到一個明顯的特征——共振熒光得到了證實。當激發態的Th-229m核衰變回基態時，它們會發出特定波長的光子，為激光誘導激發提供了確鑿的證據。值得注意的是，這種熒光信號僅在摻雜了 Th-229 的晶體中觀察到，而在使用更常見的 Th-232 同位素的控制實驗中則沒有觀察到，這證實了該技術的靶向性。

這項研究具有深遠的影響。首先，它為開發基于Th-229m 異構體的全新類型核鐘鋪平了道路。原子鐘是目前時間測量的金標準，利用電子的自然躍遷頻率來保持極其精確的時間測量。而Th-229m 具有極其長壽命的激發態（持續約 34.4 納秒），有望創造出具有無與倫比的穩定性和精度的核鐘。

其次，這一成就為超靈敏量子傳感應用打開了大門。利用激光操縱核狀態的能力，為探測核的基本性質提供了強大的工具。這種新發現的能力有可能徹底改變我們對核結構的理解，并可能導致與強核力和元素起源相關的發現。

此外，使用激光技術精確測量 Th-229m 激發能為更嚴格的基礎常數組測試奠定了基礎。這些常數，如精細結構常數，被認為在整個宇宙中都是恒定的。然而，一些理論模型預測了隨時間或空間發生的細微變化。通過使用 Th-229m 作為基準，科學家可以進行高精度測量來搜索這些基本常數的任何潛在變化，進一步了解宇宙的物理規律。

總而言之，Th-229 核的激光激發代表了核物理領域的重要飛躍。這項開創性的研究有可能徹底改變時間測量，完善我們對原子核的理解，并揭示宇宙的基本常數。www.ws46.com