不透明材料中的229Th核谱:基于激光的229ThO2转换电子穆斯堡尔谱学
能量极低的229Th核同质异能态有望催生多项创新性应用,包括构建坚固便携的固态核钟(可能推动秒定义革新)、探索核超辐射现象以及检验基础物理理论。此外,该核态对环境变化的敏感性可类比传统穆斯堡尔效应,实现激光穆斯堡尔谱学技术,进而开发新型应力/温度传感器和固态环境探测手段,均具有极高灵敏度。然而现有固态核跃迁探测方案需依赖高带隙真空紫外透射基质材料(如CaF2、LiSrAlF6和ThF4等金属氟化物),极大限制了技术适用性。该研究团队首次实现了激光诱导转化电子穆斯堡尔谱学技术,成功在核跃迁共振光不透明的ThO2材料(带隙约6 eV,远低于核同质异能态8.4 eV能量)中探测到核跃迁现象。核激发态通过内转换效应快速衰变,导致表面电子发射,采集这些转化电子即可记录核谱信号。相较于荧光谱学,该技术兼容功函数低于核跃迁能量的材料,极大扩展了研究体系范围。由于ThO2可采用无自旋同位素制备,且内转换过程将同质异能态寿命缩短至约10微秒(使钟频探测时间相对缩短108倍),基于转化电子的核钟有望将钟不稳定度提升约104倍。
