Resonant X-ray excitation of the nuclear clock isomer 45Sc
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Le résumé fourni par la source
Abstract Resonant oscillators with stable frequencies and large quality factors help us to keep track of time with high precision. Examples range from quartz crystal oscillators in wristwatches to atomic oscillators in atomic clocks, which are, at present, our most precise time measurement devices1. The search for more stable and convenient reference oscillators is continuing2–6. Nuclear oscillators are better than atomic oscillators because of their naturally higher quality factors and higher resilience against external perturbations7–9. One of the most promising cases is an ultra-narrow nuclear resonance transition in 45Sc between the ground state and the 12.4-keV isomeric state with a long lifetime of 0.47 s (ref. 10). The scientific potential of 45Sc was realized long ago, but applications require 45Sc resonant excitation, which in turn requires accelerator-driven, high-brightness X-ray sources11 that have become available only recently. Here we report on resonant X-ray excitation of the 45Sc isomeric state by irradiation of Sc-metal foil with 12.4-keV photon pulses from a state-of-the-art X-ray free-electron laser and subsequent detection of nuclear decay products. Simultaneously, the transition energy was determined as $${\mathrm{12,389.59}}_{+0.12\left({\rm{syst}}\right)}^{\pm 0.15\left({\rm{stat}}\right)}\,{\rm{eV}}$$ 12,389.59 + 0.12 syst ± 0.15 stat eV with an uncertainty that is two orders of magnitude smaller than the previously known values. These advancements enable the application of this isomer in extreme metrology, nuclear clock technology, ultra-high-precision spectroscopy and similar applications.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Resonant X-ray excitation of the nuclear clock isomer 45Sc
- Date Crossref
- 27/09/2023
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Argonne National Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Helmholtz Institute Jena pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Friedrich Schiller University Jena pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Texas A&M University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Max Planck Institute for Nuclear Physics pays non établi dans la noticeOrganisation à but non lucratif
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European X-Ray Free-Electron Laser pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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SOLARIS National Synchrotron Radiation Centre pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) pays non établi dans la noticeInstitution
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Friedrich-Schiller-Universität Jena pays non établi dans la noticeInstitution
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GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung pays non établi dans la noticeInstitution
Argonne National Laboratory, Helmholtz Institute Jena et GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research, avec 9 autres affiliations.
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