Atomphysik und Kernphysik sind derzeit getrennte Forschungsgebiete. Die Anregungsenergien für elektronische Zustände oder Kernzustände liegen viele Größenordnungen auseinander. Entsprechend werden in den Untersuchungen völlig unterschiedliche Methoden oder Werkzeuge wie z.B. Laserspektrometer oder Teilchenbeschleuniger eingesetzt. 229Thorium ist das einzige Radioisotop, bei dem die Möglichkeit besteht, einen Kernübergang optisch anzuregen und so eine Brücke zwischen Atomphysik und Kernphysik zu schlagen. Es besitzt einen außergewöhnlich niederenergetischen Isomerübergang bei 7.6 ± 0.5 eV (130 ¿ 200 nm) . Dessen Existenz konnte zweifelsfrei durch Gamma-Spektroskopie der höheren Zustände nachgewiesen werden. Die exakte Wellenlänge und Lebensdauer des Überganges ist bisher unbekannt. Das erste Ziel dieses Projektes ist es, die exakte Wellenlänge und Lebensdauer des nieder-energetischen Isomerübergangs in 229Thorium zu bestimmen. Die zu erwartende geringe Linienbreite (< mHz) sowie eine erhebliche Abschirmwirkung der Elektronenhülle machen den Übergang zu einem hervorragenden Kandidaten für einen neuen Zeitstandard, viele Größenordnungen genauer als bestehende Standards. Komplizierte und platzraubende Aufbauten, wie derzeit für Atom- oder Ionenuhren verwendet, könnten durch einen einfachen 229Thorium-dotierten Kristall bei Raumtemperatur ersetzt werden. Die Frequenz des Isomerübergangs ist durch die Starke Wechselwirkung bestimmt. Ein Vergleich mit konventionellen Zeitstandards (basierend auf elektromagnetischen Übergängen) ermöglicht Messungen zu zeitlichen Variationen der Naturkonstanten in vergleichsweise einfachen Laborversuchen. Aufgrund der intrinsisch hohen Energien bei Kernübergängen kann die Empfindlichkeit auf derartige Variationen um einen Faktor 1000 erhöht werden. Das zweite Ziel dieses Projektes ist die Realisierung einer ¿Kernübergang-Atomuhr¿ die Studien zur Variation der Naturkonstanten ermöglicht. Mit Hilfe von UV Spektroskopie (breitbandige Lampe bis UV Frequenzkamm) werden wir die exakte Wellenlänge und Linienbreite des Isomerübergangs mit zunehmender Genauigkeit bestimmen. Eine Stabilisierung des UV Frequenzkamms auf den Übergang ermöglicht direkt den Vergleich zum hauseigenen Rubidium Frequenzstandard oder externen Standards. Das Atominstitut (ATI) in Wien stellt die ideale Umgebung dar, atomphysikalische Methoden auf Radioisotope anzuwenden. Es beheimatet die weltweit anerkannte Atomphysik Gruppe von Prof. Schmiedmayer und mir selbst sowie umfangreiche Erfahrung und Infrastruktur auf dem Gebiet der Radiochemie. Insbesondere kann das extrem seltene und sensible Isotop 229Thorium in hohen Mengen aus hauseigenen Beständen an 233Uran extrahiert oder direkt im ATI TRIGA Reaktor erzeugt werden.
