原子核物理学：レーザーによる²²⁹ThO₂の転換電子メスバウアー分光法

非常に低エネルギーの²²⁹Th核異性体状態は、いくつかの新しい強力な応用をもたらすと期待されており、それには、堅牢で可搬の固体原子核時計の構築（これは秒の再定義に寄与する可能性がある）、原子核超放射の探求、基礎物理の検証などがある。さらに、従来のメスバウアー分光法の能力と同様に、周囲環境に対する原子核の感度を用いて、レーザーメスバウアー分光法を実現し、それにより、いずれも優れた感度を有する新しいタイプのひずみセンサーや温度センサー、固体環境の新たなプローブを得ることができる。しかし、固体中の原子核遷移を調べる現状モデルでは、バンドギャップの大きな真空紫外（VUV）透過性のホスト材料を使用する必要があることから、こうした技術の適用性が厳しく制限されている。本論文で我々は、我々の知る限りでは初めて、核異性体状態エネルギー（8.4 eV）よりもかなり小さいバンドギャップ（約6 eV）を持つ薄膜²²⁹ThO₂試料で、²²⁹Th異性体のレーザー誘起転換電子メスバウアー分光法（CEMS）を実証したことを報告する。この手法は、²²⁹Th異性体遷移の蛍光分光法とは異なり、バンドギャップが核遷移エネルギーより小さい材料にも適合し、研究対象となり得る系のクラスを大きく拡大するとともに、転換電子に基づく原子核時計の可能性を開くものである。

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