最近的实验显示了同分异构衰变的控制，为了解物理常数和宇宙之谜（例如暗能量）提供了见解。
原子钟和核钟
原子钟以其精确测量“秒”（最小的标准时间单位）的能力而闻名，它依赖于原子中电子的自然振荡，类似于传统祖先时钟中的摆锤机制。对更高精确度的追求刺激了核钟的发展，核钟利用原子核的转变来比以往更精确地跟踪时间。
核钟技术进展
229Th同位素的核第一激发态是超精密核光学钟开发中日益激烈的竞争者。其长达 103 秒的半衰期和几个电子伏特的低激发能量使其成为真空紫外激光器激发的理想选择，为核钟提供精确的参考跃迁。此外，核钟还可用于紧凑型固态计量装置和基础物理研究。
为了探索229Th异构体的潜在应用，必须详细了解其异构体能量、半衰期、激发和衰变动力学等基本特性。
核钟实验进展
在这个方向上，日本冈山大学的助理教授 及其团队（包括 Akira 和 Koji ）开发了一种实验装置，可以有效评估 229Th 异构态的种群并检测其辐射衰变。在最近发表在《自然通讯》杂志上的研究中，他们合成了掺杂 229Th 的 VUV 透明 CaF2 晶体，并证明了它们利用 X 射线控制 229Th 异构体粒子数量的能力。
助理教授在解释他们的研究动机时说：“我们的团队正在利用原子和激光进行基础物理研究。为了实现使用229Th的固态核钟，有必要控制激发态和去激发态在这项工作中，我们成功地利用X射线来控制核态，使我们离建造核钟又近了一步。”
为了研究辐射衰变（去激发），研究小组使用共振 X 射线束将 229Th 原子核从基态激发到第二激发态到异构态。他们发现，229Th 掺杂的原子核经历辐射衰变回到基态，同时发射出 VUV 光子。
潜在应用和未来影响
其中一项关键发现是，当暴露于 X 射线束照射和“X 射线猝灭”效应时，异构体状态会快速衰减，这使得异构体能够根据需要减少种群。研究人员认为，这种可控猝灭可以促进核钟以及便携式重力传感器和高精度 GPS 系统等其他潜在应用的发展。
助理教授强调了核光学钟的潜力，他说：“当正在开发的核钟完成时，它将让我们能够测试‘物理常数’，特别是以前被认为保持不变的精细结构常数，是否会发生变化。”如果观察到物理常数随时间的变化，可能会阐明暗能量，这是宇宙中最大的谜团之一。”
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