Thorium 229m

Le thorium 229m, noté ^229mTh, est un isomère nucléaire de l'isotope du thorium dont le nombre de masse est égal à 229 : son noyau atomique compte 90 protons et 139 neutrons avec un spin 3/2+ pour une masse atomique de 229,031 76 g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de 29 586,5 ± 2,8 keV et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de 7 634,65 ± 0,12 keV^[3]. Il provient de la désintégration α de l'uranium 233.

Le thorium 229m est peut-être l'isomère connu ayant la plus faible énergie d'excitation, à peine quelques électronvolts. Cette valeur est si faible qu'elle est longtemps restée incertaine. D'abord estimée à 3,5 ± 1,0 eV^[4] dans les années 1990, d'autres mesures l'ont ensuite placée vers 7,6 ± 0,5 eV^[5] dans les années 2000. En 2024, cette transition est précisément mesurée au NIST, et se produit à une fréquence de 2 020 407 384 335 ± 2 kHz, soit 148,382 182 9 nm ou 8,355 733 668 eV^[6].

Cette énergie correspond à des photons dans l'ultraviolet, et s'il était possible d'exciter l'isotope ²²⁹Th avec un laser ultraviolet de longueur d'onde adéquate, cela pourrait en faire des batteries à haute densité d'énergie^[7], des horloges nucléaires de très haute précision^[8], voire des qubits pour calculateurs quantiques^[9].

Le thorium 229 résultant de la transition isomérique du thorium 229m connaît une désintégration α en radium 225 en libérant une énergie de désintégration de 5,168 MeV avec une période de 7 880 ans.