TWO-PHOTON RESONANCE MECHANISM OF OPTICAL PUMPING OF THE 8.3-eV ISOMER 229mTh IN NEUTRAL ATOMS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The possibility of refining the energy of the nuclear isomer 229mTh with the energy of 8.36 eV, the most likely candidate for the role of a nuclear frequency standard, using resonant optical pumping is discussed. Attention is focused on the broadening of theresonance in order toreduce scanning time. The proposed twophoton method uses radical broadening of the isomer line due to mixing with an electronic transition. This method is not burdened by cross-section reduction, in contrast with internal-conversion-based resonance broadening or intended extra-broadening of the spectral line of a scanning laser. In the case under consideration, it turns out to be two orders of magnitude more effective. It applies to both ionized and neutral thorium atoms. The realization of the method supposes excitation of both the nucleus and the electron shell in the final state.

About the authors

F. F Karpeshin

D.I. Mendeleyev Institute for Metrology (VNIIM)

Email: fkarpeshin@gmail.com
Saint-Petersburg, Russia

References

  1. E. Peik, T. Schumm, M. S. Safronova, A. Palffy, J. Weitenberg, and P. G. Thirolf, Quantum Sci. Technol. 6, 034002 (2021).
  2. S. A. King, L. J. SpieB, P Micke, A. Wilzewski, T. Leopold, E. Benkler, R. Lange, N. Huntemann, A. Surzhykov, V. A. Yerokhin, J. R. Crespo Lopez-Urrutia, and P. O. Schmidt, Nature 611, 43 (2022).
  3. V. V. Flambaum, Phys. Rev. Lett. 97, 092502 (2006).
  4. D. Antypas, A. Banerjee, C. Bartram, M. Baryakhtar, J. Betz, J. J. Bollinger, C. Boutan, D. Bowring, D. Budker, D. Carney, G. Carosi, S. Chaudhuri, S. Cheong, A. Chou, M. D. Chowdhury, R. T. Co, et al., arXiv: 2203.14915 [hep-ex].
  5. E. Peik and M. Okhapkin, Comput. Rend. Phys. 16, 516 (2015).
  6. V. V. Flambaum and V. A. Dzuba, Can. J. Phys. 87, 25 (2009).
  7. J. Tiedau, M. V. Okhapkin, K. Zhang, et al., Phys. Rev. Lett. [in print].
  8. L. Von der Wense, B. Seiferle, M. Laatiaoui, J. B. Neumayr, H.-J. Maier, H.-F. Wirth, C. Mokry, J. Runke, K. Eberhardt, C. E. Dullmann, N. G. Trautmann, and P. G. Thirolf, Nature 47, 533 (2016).
  9. L. von der Wense and Z. Chuankun, Eur. Phys. J. Ser. D74, 146 (2020).
  10. F. F. Karpeshin and M. B. Trzhaskovskay, Phys. Rev. C76, 054313 (2007).
  11. В. И. Исаков, ЯФ 80, 605 (2017) [Phys. At. Nucl. 80, 1080 (2017)].
  12. S. Kraemer, J. Moens, M. Athanasakis-Kaklamanakis, S. Bara, K. Beeks, P. Chhetri, K. Chrysalidis, A. Claessens, T. E. Cocolios, J. G. M. Correia, H. De Witte, R. Ferrer, S. Geldhof, R. Heinke, N. Hosseini, M. Huyse, et al., Nature 617, 706 (2023).
  13. A. Palffy, J. Evers, and C. H. Keitel, Phys. Rev. C 77, 044602 (2008).
  14. A. Palffy, O. Buss, A. Hoefer, and H. A. Weidenmuller, Phys. Rev. C92, 044619 (2015).
  15. A. Ya. Dzyublik, G. Gosselin, V. Meot, and P. Morel, Europhys. Lett. 102, 62001 (2013).
  16. A. Ya. Dzyublik, JETP Lett. 92, 130 (2010).
  17. L. von der Wense, P. V. Bilous, B. Seiferle, S. Stellmer, J. Weitenberg, P. G. Thirolf, A. Palffy, and G. Kazakov, Eur. Phys. J. A 56, 176 (2020).
  18. Д. Ф. Зарецкий, Ф. Ф. Карпешин, ЯФ 29, 306 (1979) [Sov. J. Nucl. Phys. 29, 151 (1979)].
  19. Б. А. Зон, Ф. Ф. Карпешин, ЖЭТФ 97, 401 (1990) [B. A. Zon and F. F. Karpeshin, Sov. Phys. JETP 70, 224 (1990)]
  20. V. A. Krutov, Ann. Phys. (Leipzig) 21, 291 (1968).
  21. В. А. Крутов, Письма в ЖЭТФ 52, 1176 (1990) [JETP Lett. 52, 584 (1990)].
  22. D. Kekez, A. Ljubicic, K. Pisk, and B. A. Logan, Phys. Rev. Lett. 55, 1366 (1985).
  23. C. Rosel, F. F. Karpeshin, P. David, H. Hanscheid, J. Konijn, C. T. A. M. de Laat, H. Paganetti, F. Risse, B. Sabirov, L. A. Schaller, L. Schellenberg, W. Schrieder, and A. Taal, Z. Phys. A 345, 425 (1993).
  24. F. F. Karpeshin, M. R. Harston, F. Attallah, J. F. Chemin, J. N. Scheurer, I. M. Band, and M. B. Trzhaskovskaya, Phys. Rev. C 53, 1640 (1996).
  25. E.V. Tkalya, JETP Lett. 55, 216 (1992).
  26. E. V. Tkalya, Nucl. Phys. A 539, 209 (1992).
  27. P. V. Borisyuk, N. N. Kolachevsky, A. V. Taichenachev, E. V. Tkalya, I. Yu. Tolstikhina, and V. I. Yudin, Phys. Rev. C 100, 044306 (2019).
  28. A. Ya. Dzublik, Phys. Rev. C 106, 064608 (2022).
  29. S. G. Porsev, V. V. Flambaum, E. Peik, and Chr. Tamm, Phys. Rev. Lett. 105, 182501 (2010).
  30. R. A. Muller, A. V. Volotka, S. Fritzsche, and A. Surzhykov, Nucl. Instum. Methods B 408, 84 (2017).
  31. P. V. Bilous, H. Bekker, J. C. Berengut, B. Seiferle, L. von der Wense, P. G. Thirolf, T. Pfeifer, J. R. C. Lopez-Urrutia, and A. Palffy, Phys. Rev. Lett. 124, 192502 (2020).
  32. H. Xu, H. Tang, G. Wang, C. Li, B. Li, P. Cappellaro, and J. Li, Phys. Rev. A 108, L021502 (2023).
  33. L. Li, Z. Li, C. Wang, W.-T. Gan, X. Hua, and X. Tong, Nucl. Sci. Tech. 34, 24 (2023); https://doi.org/10.1007/s41365-023-01169-4
  34. N.-Q. Cai, G.-Q. Zhang, C.-B. Fu, and Y.-G. Ma, Nucl. Sci. Tech. 32, 59 (2021); https://doi.org/10.1007/s41365-021-00900-3
  35. L. von der Wense, B. Seiferle, S. Stellmer, J. Weitenberg, G. Kazakov, A. Palffy, and P. G. Thirolf, Phys. Rev. Lett. 119, 132503 (2017).
  36. F. F. Karpeshin, I. M. Band, and M. B. Trzhas-kovskaya, Nucl. Phys. A 654, 579 (1999).
  37. А. И. Ахиезер, В. Б. Берестецкий, Квантовая электродинамика (Москва, Наука, 1969).
  38. F. F. Karpeshin and L. F. Vitushkin, https://doi.org/10.48550/arXiv.2307.08711
  39. Ф. Ф. Карпешин, М. Б. Тржасковская, ЖЭТФ 165, 145 (2024).
  40. F. F. Karpeshin, S. Wycech, I. M. Band, M. B. Trzhas-kovskaya, M. Pfutzner, and J. Zylicz, Phys. Rev. C 57, 3085 (1998).
  41. M. G. Kozlov, A. V. Oleynichenko, D. Budker, D. A. Glazov, Y. V. Lomachuk, V. M. Shabaev, A. V. Titov, I. I. Tupitsyn, and A. V. Volotka, arXiv: 2308.05173.
  42. V. M. Shabaev, D. A. Glazov, A. M. Ryzhkov, C. Brandau, G. Plunien, W. Quint, A. M. Volchkova, and D. V. Zinenko, Phys. Rev. Lett. 128, 043001 (2022).
  43. I. M. Band and M. B. Trzhaskovskaya, At. Data Nucl. Data Tables 55, 43 (1993).
  44. A. Kramida, Yu. Ralchenko, J. Reader, and NIST ASD Team (2023), NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.11) [Online]; Available: https://physics.nist.gov/asd [2024, May 15], National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, doi: https://doi.org/10.18434/T4W30F.
  45. C. Zhang, S. B. Schoun, C. M. Heyl, G. Porat, M. B. Gaarde, and J. Ye, Phys. Rev. Lett. 125, 093902 (2020).
  46. Ф. Ф. Карпешин, М. Б. Тржасковская, ЯФ 78, 765 (2015) [Phys. At. Nucl. 78, 715 (2015)].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».