La termometria ad orientazione nucleare misura la temperatura dalla distribuzione angolare deil'emissione dei fotoni nel decadimento gamma di alcuni isotopi come il ⁶⁰Co. La direzione di emissione dei fotoni non è isotropa e allineando i nuclei la distribuzione ha massimi a 90° rispetto allo spin nucleare. Singoli cristalli cubici di cobalto con impurezze di ⁶⁰Co presentano un campo magnetico cristallino che è in grado di orientare i nuclei di ⁶⁰Co e possono quindi essere utilizzati come termometri a orientazione nucleare con la massima sensibilità intorno a 7 mK. Il termometro a orientazione nucleare è un termometro primario.

Riprodotto da H. Marshak

L'esperienza consiste nel misurare la temperatura di base di uno dei refrigeratori del Laboratorio di Criogenia utilizzando un termometro di ⁶⁰CoCo e uno scintillatore NaI per misurare l'anisotropia dell'emissione gamma.

L'attività prevede prima di tutto la caratterizzazione dello scintillatore e l'ottimizzazione della catena di lettura. Poi il termometro viene montato in un refrigeratore e si effettua la misura dell'anisotropia prendendo spettri a 4K e alla temperature di base (circa 6 mK).

1. Marshak, H. "Nuclear orientation thermometry." Journal of Research of the National Bureau of Standards 88.3 (1983): 175-217. link