Spectroscopy on a single trapped 137Ba+ ion for nuclear magnetic octupole moment determination
我们提出了一个单一的捕获钡离子,137 Ba+的5D 3/2流形的超精细间隔的精确测量。超精细间隔的测量mF = 0的子级之间的范围内的磁场,使我们能够内插到零场值的精度低于几赫兹,以前的测量的三个数量级的改进。我们的结果,结合理论计算,提供了一个30倍的磁偶极子(A)和电四极(B)超精细常数的不确定性减少。此外,我们还得到了磁八极常数(C),其精度低于0.1 Hz。这给出了随后确定的核磁八极矩,Ω,与1%的不确定性几乎完全由理论计算的准确性限制。这是对137 Ba+八极矩的首次观测,也是迄今为止最精确的八极矩。
2012-07-04 physics.atom-ph
Coherent phase control in ionization of Magnesium by a bichromatic laser field of frequencies ωand 2ω
利用双色线偏振激光场,研究了Mg原子(3 p ^{2})自电离态(AIS)与基态共振耦合的双光子和四光子跃迁的相干相位控制.选择频率,使得激光器可在具有跃迁(3s^{2}(^{1}S^e)\rightarrow 3 p ^{2}(^{1}S^e))的共振周围调谐,这意味着(ω_{f}=2.11)eV和(ω_{h}=4.22)eV。我们感兴趣的是通过相对相位和激光强度的自电离(AI)线形状的修改。我们还进行了一个考虑了所有共振态的含时计算。
2013-02-04 physics.atom-ph
Precision measurement of light shifts at two off-resonant wavelengths in a single trapped Ba+ ion and determination of atomic dipole matrix elements
本文定义并测量了单个囚禁钡离子6S_1/2和5D_3/2态的矢量交流斯塔克效应(或光移)的比值(R),在两个不同的非共振波长下的精度为0.2%。我们先前在514.531 nm处发现R = -11.494(13),现在报告在1111.68 nm处的值,R = +0.4176(8)。这些观察结果共同产生<5D的值||er|| 4F>矩阵元素,以前在文献中未知。此外,我们的结果与从头计算的动态极化率的比较将产生一个新的测试原子理论和提高理解所需的原子结构解释一个拟议的原子宇称破坏实验。
2008-08-13 physics.atom-ph
IP determination and 1+1 REMPI spectrum of SiO at 210-220 nm with implications for SiO$^{+}$ ion trap loading
记录了SiO在210-220 nm范围内的1+1 REMPI光谱。将观测到的谱带归属于$A-X$振动带$(v``=0-3, v`=5-10)$,并初步归属于216-217 nm处从$X$到n=12-13 $[X^{2}Σ^{+},v^{+}=1]$里德堡态的双光子跃迁。我们估计SiO的IP为11.59(1)eV。SiO $^{+}$阳离子先前已被鉴定为适合于激光控制的分子候选物。我们的工作使我们能够确定一个有效的方法加载冷$^{+}$从烧蚀样品的SiO到离子阱通过$(5,0)$ $A-X$带在213.977 nm。
2017-10-24 physics.atom-ph
Determination of a set of fundamental constants from molecular hydrogen ion spectroscopy: a modeling study
本文通过建模研究提出,利用分子氢离子超高精度光谱数据可将质子、氘核、氚核与电子质量比及氚核电荷半径的不确定度降低百倍以上,并可用电子系统数据确定里德伯常数等常数。
2025-05-08 physics.atom-ph
Transition frequencies, isotope shifts, and hyperfine structure in $4s \rightarrow 4p$ transitions of Ti$^+$ ions
本文通过共线激光光谱学测量了Ti$^+$离子$4s \rightarrow 4p$跃迁的频率、同位素位移和超精细结构,为短寿命钛同位素测量及精细结构常数变化的天体物理研究提供参考数据。
2024-05-08 physics.atom-ph
Determination of hyperfine splittings and Landé $g_J$ factors of $5s~^2S_{1/2}$ and $5p~^2P_{1/2,3/2}$ states of $^{111,113}$Cd$^+$ for a microwave frequency standard
关于捕获离子微波频率标准,我们报告的超精细分裂和Landé $g_J$因素的测定$^{111,113}$镉$^+$。用激光诱导荧光光谱测量了$^{111,113}$ Cd $^+$离子的$5p~^2P_{3/2}$态的超精细分裂。Cd $^+$离子被限制在线性Paul阱中,并被Ca $^+$离子共振冷却。此外,用多组态Dirac-Hartree-Fock方法更精确地计算了$^{111,113}$ Cd $^+$的$5s~^2S_{1/2}$和$5p~^2P_{1/2,3/2}$能级的超精细分裂和Landé $g_J$因子.通过对超精细分裂的测量值与Dirac-Hartree-Fock的计算值进行了交叉检验,进一步保证了结果的可靠性。本文的研究结果可以提高时钟跃迁的信噪比和二阶塞曼位移校正的精度,从而提高基于Cd $^+$离子的微波频率标准的稳定性和准确性。
2022-01-18 physics.atom-ph
Determination of Multi-mode Motional Quantum States in a Trapped Ion System
被囚禁的原子离子是研究自旋和玻色子之间相互作用的通用平台,通过耦合离子的内部状态到它们的运动。具有多个模式的复杂运动状态的测量是具有挑战性的,因为所有运动状态布居只能通过离子的自旋状态间接测量。本文提出了一种确定任意多模运动态的Fock态分布和重构其密度矩阵的一般方法。我们利用5离子链中多个径向模的不同纠缠态对该方法进行了实验验证。该方法可以推广到任何具有Jaynes-Cummings型相互作用的系统。
2022-05-23 physics.atom-ph quant-ph
The effect of an external magnetic field on the determination of E1M1 two-photon decay rates in Be-like ions
本文报道了在Z=5 ~ 92范围内,铍等电子序列离子在磁场作用下2s2p^3P_0 - 2s^2^1S_0 E1跃迁的从头算理论结果。本文提出了利用储存环中的共振复合,从类铍离子零自旋^3P_0态的寿命中提取E1 M1双光子跃迁2s2p^3P_0 - 2s^2^1S_0的速率。这种实验方法涉及扰动外部磁场。这个领域的影响需要进行评估,以适当地提取从测量的衰减曲线的双光子率。磁场引起的跃迁率进行了仔细评估,它表明,与一个典型的存储环的场强,它是占主导地位的或相同的顺序为E1 M1率为低和中Z离子。几个场强和离子的结果,我们也给出了一个简单的Z-依赖的速率公式。我们估计我们的模型的不确定性是在5%以内的低和中Z离子,和更高的电荷离子略大。此外,我们还评估了包括两个微扰态^3P_1和^1P_1的重要性,结果表明,排除^1P_1微扰的影响,对中Z离子的速率高估了26%。
2013-07-11 physics.atom-ph
The alpha-dependence of transition frequencies for some ions of Ti, Mn, Na, C, and O, and the search for variation of the fine structure constant
本文采用相对论Hartree-Fock方法、多体微扰理论和组态相互作用方法计算了原子跃迁频率与精细结构常数α的关系。计算结果将用于研究类星体吸收光谱中精细结构常数的变化。
2004-04-19 astro-ph physics.atom-ph
Relativistic effects in two valence electron atoms and ions and the search for variation of the fine structure constant
我们进行精确的计算的过渡频率在两个价电子原子和离子的精细结构常数,α的变化的依赖性。采用相对论Hartree-Fock方法,结合多体微扰理论和组态相互作用方法计算跃迁频率。这些结果将用于原子钟类型的实验室实验,旨在测试α是否随时间变化。
2004-04-08 physics.atom-ph
Measurement of Ion Motional Heating Rates over a Range of Trap Frequencies and Temperatures
本文测量了在$\sim$ 0.6 ~ 1.5 MHz和$\sim$ 4 ~ 295 K范围内不同陷阱频率和温度下被囚禁离子的运动加热率。此外,我们研究了吸附的表面污染物的沸点低于$\sim$ 105 $^{\circ}$ C的可能影响,通过测量离子加热速率之前和之后的局部烘烤我们的离子阱芯片在真空条件下。我们比较加热率在这里提出的那些计算从可用的电场噪声模型。我们可以根据这些模型的预期频率和温度标度的相互依赖性来严格限制它们的子集。测量结果和预测值之间的差异点,需要细化的理论噪声模型,以更充分地了解背后的运动捕获离子加热的机制。
2014-12-16 physics.atom-ph quant-ph
Determination of principal axes orientation in an ion trap using matter-wave interference
本研究通过分析离子物质波干涉信号,确定了离子阱主轴的取向,揭示了施加直流电压导致的主轴旋转及径向轴耦合引起的避免交叉行为,为量子科技应用提供了重要见解。
2024-03-21 physics.atom-ph quant-ph
The $α$-dependence of transition frequencies for ions Si II, Cr II, Fe II, Ni II, and Zn II
我们进行了精确的计算$α$依赖性($α=e^2/hc$)的跃迁频率的离子,这是在搜索的精细结构常数$α$在时空中的变化。我们采用Dirac-Hartree-Fock方法作为零近似,然后用多体微扰理论和组态相互作用方法改进了结果。水平伪交叉(作为$α$的函数)的一个重要问题被认为是。在交叉点附近,频率对$α$的导数变化很大(包括符号的变化)。这使得它对交叉点的位置非常敏感。我们提出了一个半经验的解决方案的问题,可以获得准确的结果。
2001-12-28 astro-ph physics.atom-ph
Transition Frequencies and Hyperfine Structure in $^{113,115}$In$^+$: Application of a Liquid-Metal Ion Source for Collinear Laser Spectroscopy
我们展示了第一个应用程序的液态金属离子源共线激光光谱的原理验证测量自然丰富的$^+$。优异的光束质量,即,具有极低横向发射度的光束的主动稳定电流和能量使我们能够对$^{115}$中的$5s^2\;^1\mathrm{S}_0 \rightarrow 5s5p\;^3\mathrm{P}_1$互组合跃迁进行精确光谱分析。据我们所知,这是迄今为止用共线荧光激光光谱法测量的最慢跃迁。通过应用共线和反共线光谱,我们将重心频率$ν_\mathrm{cg}=1\,299\,617\,759.\,3\,(1.2)$和超精细常数$A=6957.19\,(28)$ \,MHz和$B=-443.7\,(2.4)$ \,MHz提高了两个数量级以上.结合文献数据,$^+$中的$^{113}$达到了类似的准确度,并将两种天然丰度同位素之间的同位素位移推导为$ν(^{113}\mathrm{In})-ν(^{115}\mathrm{In})=696.3\,(3.1)$ 1,MHz。在离子束线的准备部分中由光泵浦引起的核对准被证明是作为泵浦-探测方法,以在多普勒加宽的共振轮廓的顶部上提供尖锐的特征。
2020-07-07 physics.atom-ph
Precision spectroscopy of the molecular ion HD+: control of Zeeman shifts
冷分子的精密光谱学可以潜在地实现物理学基本定律的新测试和一些基本常数的替代测定。要实现这种潜力,就需要彻底了解改变分子能级的系统效应。我们对一个特殊的体系--异质性分子氢离子HD+的磁场效应进行了完整的从头计算。已经考虑了不同的光谱方案,并且已经发现存在许多跃迁,这些跃迁都可以通过现代辐射源获得并且表现出良好可控或可忽略的塞曼位移。因此,HD+是一个有前景的候选人,用于确定电子与核的约化质量的比例,并用于测试其时间无关性。
2010-08-08 physics.atom-ph
Simultaneous Determination of Multiple Nuclear Parameters of $^{229}$Th Using Highly Charged Ions
State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics, Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院武汉物理与数学研究所磁共振与原子分子物理国家重点实验室);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Department of Physics, University of New Brunswick(新不伦瑞克大学物理系)
提出利用两个电子基态为$J=1/2$的高电荷$^{229}$Th离子进行联合光谱测量,通过增强的核超精细混合同时确定五个关键核参数,将核跃迁能量和电荷半径差的不确定性分别降低3倍和2倍。
2026-06-16 physics.atom-ph
Method for Determination of Technical Noise Contributions to Ion Motional Heating
微制造的Paul离子阱在大规模量子信息处理中显示出巨大的应用前景。然而,离子的运动加热可能对小型化、可扩展设计中的量子逻辑操作的保真度具有不利影响。在许多实验中,由于静态(DC)和射频(RF)电极上存在的技术电压噪声对离子加热的贡献可以被忽略。我们提出了一种可靠的方法,用于确定在何种程度上运动加热占主导地位的DC或RF电极上的残余电压噪声。此外,我们证明,杂散直流电场可以移动离子的位置,使射频电极上的技术噪声可以显着地有助于运动加热速率。在最小化由杂散DC电场感生的离子所经历的赝势梯度之后,可以显著减少由于RF技术噪声而引起的运动加热。
2018-05-24 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Ro-vibrational spin-averaged transitions in the hydrogen molecular ions
我们重新考虑了氢分子离子振转跃迁频率的计算。一些以前被忽视的贡献,如氘的极化率,包括在与我们以前的工作相比,考虑。特别是,在绝热近似的框架下,重新计算了$mα^7$和$mα^8$阶的单圈和双圈QED修正,并系统地包含了与振动运动相关的修正。改进的理论跃迁频率,并发现是在最近的高精度光谱实验在HD $^+$非常好的协议。确定了$m_p/m_e$和$m_d/m_p$质量比的新值。
2021-08-25 physics.atom-ph
Absolute frequency measurements for hyperfine structure determination of the R(26) 62-0 transition at 501.7 nm in molecular iodine
利用基于飞秒激光频率梳发生器的光学钟表装置,首次测量了碘分子R(26)62-0跃迁501.7nm处超精细分量的绝对频率。装置由锁定到在连续泵浦的低压单元(0.33 Pa)中检测到的R(26)62-0跃迁的超精细分量的Ar+激光器组成。检测到的共振显示45 kHz的线宽(半峰半宽)。频率测量的不确定度估计为250 Hz。
2007-06-27 physics.atom-ph
Precise determination of the 2s22p5-2s2p6 transition energy in fluorine-like nickel utilizing a low-lying dielectronic resonance
利用重离子储存环CSRm上的电子-离子束并束,对类氟镍离子的低激发态双电子共振谱进行了高精度测量。通过与最新的相对论计算利用FAC代码进行比较,确定测量的双电子共振。第一个共振能量约为86 meV,是由(2s 2 p6 [2S 1/2]6s)J=1中间态的双电子复合引起的。在86 meV处的共振位置的实验测定达到4 meV的不确定度,这允许精确测定2s 22 p5 [2 P3/2] -2s 2 p6 [2S 1/2]跃迁能量。用多组态Dirac-HartreeFock方法和稳定化方法计算了(2s 2 p6 [2S 1/2]6s)J=1态6s电子的Rydberg结合能.测得的跃迁能分别为149.056(4)exp(10)theo和149.032(4)exp(6)theo。此外,还用完全相对论和从头算方法计算了跃迁能。采用核心Hartree和Kohn-Sham筛选潜力,分别评价个人的理论贡献。高阶QED和关联效应对总跃迁能量有显著贡献。目前在CSRm进行的DR精密光谱研究为未来用较重的高电荷离子精确测量原子能级铺平了道路。
2022-05-26 physics.atom-ph
Determination of quantum defect for the Rydberg P series of Ca II
在射频离子阱中对激光冷却的$^{40}$ Ca $^+$离子的里德堡23 P $_{1/2}$态进行了实验研究。使用微动边带光谱上的一个狭窄的四极跃迁,振荡电场在离子位置的精确特征,和调制的里德伯跃迁由于这个字段被最小化。通过对这条P线和先前测量的Ca II的P和F能级能量的相关拟合,我们确定了95 751.916(32)$\rm {cm}^{-1}$的电离能,与公认的值一致,以及$n$ P $_{1/2}$态的量子亏损。
2019-10-10 physics.atom-ph quant-ph
Ion counting and temperature determination of Coulomb-crystallized laser-cooled ions in traps using convolutional neural networks
本文提出基于卷积神经网络的图像分析方法,从荧光图像快速准确测定库仑晶体的离子数目与温度,实现非侵入式原位监测,助力实时控制。
2025-09-08 physics.app-ph physics.atom-ph physics.chem-ph
Canceling spin-dependent contributions and systematic shifts in precision spectroscopy of the molecular hydrogen ions
我们考虑应用量子理论的一个基本原理,某类哈密顿量的无痕性,对分子氢离子的精确光谱学。我们表明,它是可能的,以获得自旋平均跃迁频率之间的状态从一个简单的加权和实验可访问的自旋相关的跃迁频率。我们讨论的情况下,${\rm H}_{2}^{+}$和${\rm HD}^{+}$,这是不同的,在他们的振转跃迁的多极字符。包括额外的频率也允许取消电四极移,塞曼位移和部分斯塔克位移。在这种情况下,我们发现,测量电四极跃迁${\rm HD}^{+}$是有利的。所需的实验努力似乎是合理的。
2018-06-30 physics.atom-ph quant-ph
Deflected Beam Method for Absolute Current Density Determination
我们提出了一个广泛适用的原位方法,利用静电偏转器和法拉第杯的离子束轮廓。通过从所得到的电流分布去卷积的检测器的几何形状,获得空间分辨的绝对电流密度分布。我们证明了这种方法的有效性与低密度高电荷离子束(特别是,Ne $^{8+}$)。提供了实验设计的细节以及Github上的反卷积例程的链接。
2023-03-02 physics.atom-ph physics.ins-det
Precise determination of micromotion for trapped-ion optical clocks
由于捕获离子光谱中的相对系统频率不确定性接近低$10^{-18}$范围,运动频率偏移占不确定性预算的相当大的一部分。微动是一种驱动运动,基本上与保罗陷阱的原理有关,是这些系统中特别关注的问题。在这篇文章中,我们实验研究在这个水平上的三种常见的方法,最大限度地减少和确定微动幅度。我们开发了一个广义模型的光子相关技术的定量应用,这是适用于常见的制度,其中过渡线宽是可比的射频驱动频率。我们表明,由于低于$1\times 10^{-20}$的二阶多普勒频移的分数频率的不确定性可以实现。在交错测量与概念上更简单的解决边带方法的定量评价进行了验证。如果不进行深入内的兰姆-迪克制度,在$10^{-19}$的水平上的温度依赖的偏移观察到解决边带测量由于采样的内在微动。通过与光子相关测量的直接比较,我们表明,简单的实现参数加热方法是敏感的微动在$1\times 10^{-20}$的水平,以及。
2015-11-17 physics.atom-ph quant-ph
The concept of laser-based conversion electron Mössbauer spectroscopy for a precise energy determination of $^{229m}$Th
$^{229}$ Th是目前正在研究的唯一一个用于开发超高精度核光学钟(NOC)的原子核。迄今为止,对$^{229}$ Th的第一核激发能的知识不足阻碍了钍离子的直接核激光光谱学,从而阻碍了NOC的发展。在这里,详细介绍了一种核激光激发方案,它利用钍原子而不是离子。这个概念,除了可能导致第一个核激光光谱学,将确定异构能量到40 $μ$ eV的分辨率,对应于10 GHz,这是一个$10^4$倍的改善相比,目前的最佳能量约束。这将确定核同质异能能到足够的精度,以允许在保罗阱中的单个钍离子的核激光光谱学,从而开发单离子核光学钟。
2019-04-02 nucl-ex physics.atom-ph
Half-life determination of heavy ions in a storage ring considering feeding and depleting background processes
本文通过建立包含束缚态β衰变、电子复合与电离等过程的微分方程,模拟储存环中多种重离子的衰变曲线,提出了一种更简便的高电荷态离子半衰期测量方法。
2025-06-05 nucl-ex physics.atom-ph