Observation of the hyperfine transition in lithium-like Bismuth $^{209}\text{Bi}^{80+}$: Towards a test of QED in strong magnetic fields
我们进行了类Li $^{209}\text{Bi}^{80+}$的$2s$超精细分裂（HFS）的激光光谱测定，并重复了类H $^{209}\text{Bi}^{82+}$的$1s$ HFS的测量。两种离子物质随后被储存在GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung Darmstadt的实验储存环中，并以$\approx 0.71\,c$的速度用电子冷却器冷却。脉冲激光激发的$M1$超精细跃迁进行了反共线和共线几何$\text{Bi}^{82+}$和$\text{Bi}^{80+}$，分别，并观察到荧光检测。我们得到了不同于文献值的$\text{Bi}^{82+}$的$ΔE^{(1s)}= 5086.3(11)\,\textrm{meV}$和$\text{Bi}^{80+}$的$ΔE^{(2s)}= 797.50(18)\,\textrm{meV}$。这些值提供的实验证据表明，两个分裂能量之间的特定差异，可以用来测试QED计算在最强的静态磁场在实验室独立的核结构的影响。实验结果与理论预测非常吻合，并证实了狄拉克项和相对论电子间相互作用修正的总和在0.5%的水平，确认占Breit相互作用的重要性。
2014-10-30 physics.atom-ph
Experimental isotope shifts of the 5 $^2S_{1/2}$ state and low-lying excited states of Rb
通过结合最近的精确测量的电离能的$^{87}$ Rb与以前的电子和超精细结构的测量，一个精确的值为$^{85}\textrm{Rb}-^{87}\textrm{Rb}$同位素位移的5 $^2S_{1/2}$基态可以确定。反过来，与额外的光谱数据的比较，使它有可能为第一次评估的低位激发态的同位素位移，在大多数情况下，精确到约1 MHz。在少数情况下，除了总位移之外，还可以确定具体的质量位移贡献。这些信息对于光谱分析到里德伯态的跃迁和原子理论的检验特别有用。
2011-08-05 physics.atom-ph
Gigahertz-Bandwidth Optical Memory in Pr$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$
实验研究了低温冷却Pr $^{3+}$：Y $_2$ SiOPDMATHABMO晶体宽带实现原子频率梳（AFC）重定相方案.为了允许存储的宽带脉冲，我们探索了一种新的制度，其中输入光子带宽密切匹配的材料$(\sim5\,\textrm{GHz})$的非均匀加宽，从而显着超过超精细基态和激发态分裂$(\sim10\,\textrm{MHz})$。通过对不同AFC制备参数的研究，我们测量了在$12.5\,$ ns的再定相时间后$10\%$的最大效率。使用次优AFC，我们见证了多达12个重定相时间模式。
2021-02-25 physics.atom-ph quant-ph
An association sequence suitable for producing ground-state RbCs molecules in optical lattices
本文提出一种在光学晶格中制备基态RbCs分子的缔合序列，通过构建激发态模型并利用磁缔合与射频辐射导航至适合STIRAP的初始态，实现了85(4)%单向效率的基态制备。
2023-10-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Measurement of the Dynamical Structure Factor of a 1D Interacting Fermi Gas
本文测量了小激发能下相互作用的一维费米气体的动力学结构因子$S(q,ω)$。我们利用$^6$ Li原子的两个最低的超精细能级形成了一个赝自旋1/2系统，其s波相互作用是通过费什巴赫共振可调的。原子被二维光晶格限制在一维。布拉格光谱用于测量气体对动量$q$和频率$ω$的密度（“电荷”）模式激发的响应。光谱是通过改变$ω$获得的，而两束激光束之间的角度决定了$q$，它被固定为小于费米动量$k_\textrm{F}$。测量结果符合Tomonaga-Luttinger理论。
2018-08-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Fine and hyperfine splitting of the low-lying states of $^9$Be
我们进行精确的计算的能级以及精细和超精细分裂的最低$^{1,3}\!P_J$，$^{3}\!S_1$，$^{3}\!P^e_J$，和$^{1,3}\!D_J$激发态的$^9$ Be原子使用明确相关的高斯函数和报告的故障的标准超精细结构理论。由于强大的超精细混合，防止使用常见的超精细常数，我们制定了一个描述的罚款和超精细结构是有效的任意耦合强度，并可能在许多其他原子系统中有广泛的应用。
2021-08-12 physics.atom-ph
Long-range interactions of hydrogen atoms in excited states. II. Hyperfine-resolved 2S-2S system
由于准简并的2 P_{1/2}能级仅通过兰姆位移从2 S态移去，两个处于亚稳态的受激氢原子之间的相互作用在理论上是一个有趣的问题.系统的总哈密顿量由范德华哈密顿量、兰姆位移和超精细效应组成。范德瓦耳斯位移仅在接近时（R < 100 a_0，其中a_0是玻尔半径）才与2S-2 P_{3/2}精细结构分裂相称，因此可以将讨论限制在n=2和J=1/2的水平上，以达到良好的近似。因为每个S或P态分裂成F=1的三重态和F=0的超精细单重态（每个原子八个态），所以哈密顿矩阵{ \em先验}的维数为64。仔细分析对称性的问题允许一个减少维数的最涉及的不可约子矩阵到12。我们确定了在未扰动哈密顿量作用下（兰姆位移加超精细结构）简并态的哈密顿矩阵和前阶范德华位移。主要的一阶和二阶范德华位移导致相互作用能与1/R^3和1/R^6成比例，并在超精细流形中进行计算。当两个原子都是亚稳2S态时，我们发现相互作用能为E_h chi（a_0/R）^6，其中E_h和L分别是Hartree和Lamb位移能，chi = E_h/L ~ 6.22 \times 10 ^6是它们的比值。
2017-01-30 physics.atom-ph
Off-diagonal hyperfine interaction between the 6p1/2 and 6p3/2 levels in 133Cs
在三阶MBPT中计算了133 Cs中6p 1/2和6p 3/2态之间的非对角超精细相互作用，分别给出了6p 3/2 F=3和F=4能级的二阶能量为37.3 Hz和48.3 Hz。该结果比从不相关的一阶Dirac-Hartree-Fock计算获得的结果小10倍，该结果用于分析最近的6p 3/2超精细结构的高精度（< 2 kHz）测量[Gerginov等人，Phys. Rev. Lett. 91，72301（2003）]。10倍的差异对最近实验的结论的影响可以忽略不计，但对于以优于1 kHz的精度进行的实验将变得重要。
2004-04-21 physics.atom-ph
Measurement of the hyperfine structure of the S1/2-D5/2 transition in 43Ca+
用激光光谱法研究了~（43）Ca ~（++）在729 nm处S_（1/2）-D_（5/2）四极跃迁的超精细结构。确定了亚稳能级的超精细结构常数A=-3.8931（2）MHz，B=-4.241（4）MHz。测得该跃迁相对于~（40）Ca ~+的同位素位移为4134.713（5）MHz。我们证明了在非零低磁场下存在独立于一阶塞曼位移的跃迁。这些跃迁可能比众所周知的零磁场下m=0电平之间的“时钟跃迁”更适合于建立频率标准。
2007-03-28 physics.atom-ph
Hyperfine frequencies of 87Rb and 133Cs atoms in Xe gas
基态~（87）Rb和~（133）Cs原子的微波共振频率与压强的非线性关系很大，这可能是由于Rb和Cs的范德华分子的作用.尽管三种气体的线性位移都是负的，但Ar和Kr的非线性位移的符号与先前测量的Ar和Kr的位移相反。实验数据显示出与以前的非线性位移理论的显著差异。除了分子中的超精细位移相互作用之外，通过考虑自旋-旋转相互作用，消除了大部分这种差异。在我们的实验精度的限制下，87 Rb和133 Cs在He，Ne和N2中的位移与压力呈线性关系。
2013-02-18 physics.atom-ph
First observation of two hyperfine transitions in antiprotonic He-3
我们报告的第一个实验结果的微波光谱的超精细结构的反质子He-3。由于氦核的自旋，反质子He-3具有比反质子He-4更复杂的超精细结构。因此，理论计算与实验结果的比较将为三体量子电动力学（QED）理论提供更严格的检验。观察到（n，L）=（36，34）态四条超-超-超精细（SSHF）跃迁线中的两条。测得的单个跃迁的频率为11.12559（14）GHz和11.15839（18）GHz，比当前的理论值高出不到1 MHz，但仍在其估计误差范围内。虽然这些频率差的实验不确定度与理论值相比仍然很大，但其测量值与理论计算值一致。这个差值的确定至关重要，因为它与反质子的磁矩成正比。
2011-05-12 physics.atom-ph
Hyperfine-interaction- and magnetic-field-induced Bose-Einstein-statistics suppressed two-photon transitions
当光子具有相同的能量时，在总电子角动量$J_a=0$和$J_b=1$的原子态之间的双光子跃迁是被禁止的。这个选择规则类似于粒子物理学中的朗道-杨定理，该定理禁止矢量粒子衰变为两个光子。它的出现是因为不可能构造出两个光子的总角动量$J_{2γ}=1$量子力学态，它是排列对称的，正如玻色-爱因斯坦统计所要求的那样。在具有非零核自旋的原子中，由于超精细相互作用，选择规则可以被违反。两种不同的机制负责的超精细诱导的双光子跃迁被确定，和诱导跃迁的超精细结构进行了评估。通过外加磁场，即使对于零核自旋原子，选择规则也被放宽了。再一次，有两个类似的机制在起作用：中间态子能级的塞曼分裂，以及末态中具有不同总电子角动量的状态的非对角混合。目前的理论治疗是相关的正在进行的实验研究可能的玻色-爱因斯坦统计违反使用双光子跃迁钡，其中超精细诱导的过渡最近已被观察到，和磁场诱导的过渡被认为是一种可能的系统效应，并作为一种方式来校准测量。
2009-07-23 physics.atom-ph
Deep Laser Cooling of Thulium Atoms to Sub-$μ$K Temperatures in Magneto-Optical Trap
原子、离子和分子的深度激光冷却促进了基础物理学的研究以及应用研究。本文报道了波长为$506.2\,\textrm{nm}$、自然线宽为$7.8\,\textrm{kHz}$的窄线激光冷却对铥原子的冷却，拓宽了原子云参数控制的范围。实现了约$400\,\textrm{nK}$的温度、高达$3.5\times10^{-4}$的相空间密度和被困原子的$2\times10^6$数量。我们还证明了通过调节$506.2\,\textrm{nm}$磁光阱的参数可以在光晶格中形成双云结构。这些结果可用于改进BEC、原子干涉仪和光学钟的实验。
2023-03-10 physics.atom-ph
Hyperfine structure and collisions in three-photon Rydberg electromagnetically induced transparency
本研究探讨了室温铷蒸汽池中三光子里德堡EIT的超精细结构与碰撞效应，通过10能级模拟分析光谱复杂图样，并发现添加Ar气诱发的第三EIT模式源于超精细碰撞，对量子传感技术具重要意义。
2025-01-27 physics.atom-ph
Resolution of the hyperfine puzzle and its significance for two fermion Dirac atoms
University of Illinois（伊利诺伊大学）；New York University（纽约大学）
通过基于狄拉克方程精确解的极小极大变分计算，解释了氢原子基态超精细相互作用不导致坍缩的原因，并推广到正电子素及任意质量双费米子库仑系统。
2026-06-23 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Spin-conservation propensity rule for three-body recombination of ultracold Rb atoms
本研究针对散射性质与铷-85差异显著的铷-87原子，通过REMPI探测方案结合理论分析，验证了三体重组的自旋守恒倾向性规则在铷-85中同样成立，并给出判断该规则适用范围的标准。
2022-01-18 physics.atom-ph physics.chem-ph
Measurement of hyperfine structure in the $ \rm D_1 $ line of Rb
本文报道了Rb的两种稳定同位素的$\rm{D_1} $线（$ \rm {5\,P_{1/2}} $态）的超精细常数的精确测量。这项工作的动机是试图解决文献中存在的差异值。我们使用了一种不同于其他方法的技术-激光不是锁定在特定的跃迁上，而是围绕它扫描，这是有利的，因为它克服了实验中伺服回路误差和其他噪声源引起的频率偏移。两种同位素中的值为：$\rm {^{85}Rb}$中的$ A = 120.510(26) $ MHz和$\rm {^{87}Rb}$中的$ A = 408.340(19) $ MHz。这些值与我们实验室报告的早期值不同，但与其他已发表的测量结果一致。
2017-06-15 physics.atom-ph physics.optics
Measurement of the molecular dipole moment and the hyperfine and $Λ$-doublet splittings of the $B^3Π_1$ state of thallium fluoride
我们报道了对氟化铊$\tilde{J} = 1$超精细流形的$B^3Π_1$（$ν= 0$）态的高精度测量。这种状态是特别感兴趣的，因为它是中央的光循环计划，设想发挥重要作用，提高灵敏度的CeNTREX核希夫矩实验目前正在建设中。测量是通过监测由窄带激光激发的低温分子束诱导的荧光来进行的。我们使用激光束的多程排列来增强荧光。当用相机观察时，我们可以从空间上解析来自相邻通道的图像，这些通道从相反的方向接近分子。这些图像产生了一种灵敏的视觉方法来识别过渡的中心频率。将这些线中心测定与来自声光调制器的频率校准相结合，允许更精确地测定超精细能级分裂的$\tilde{J} = 1$流形。我们观察到$\tilde{J} = 1$能级的Stark位移，并推断出$F_1' = 1/2$和$F_1' = 3/2$流形的永久电偶极矩为2.28（7）D，$Λ$偶极分裂分别为14.4（9）MHz和17.4（11）MHz.
2020-11-15 physics.atom-ph
Complete crystal field calculation of Zeeman-hyperfine splittings in europium
计算晶体场模型为几种稀土离子的电子和塞曼超精细结构提供了一致的模型。这些技术尚未应用于Eu $^{3+}$的塞曼超精细结构，因为模拟Eu $^{3+}$中的$J=0$单重态能级的结构需要包括通常省略的晶格电四极和核塞曼相互作用.在这里，我们将这些项包括在计算模型中，以拟合三个$^{3+}$位中$^7F_0$和$^5D_0$态的晶场能级和塞曼超精细结构：$_2$中的$_{4v}$和$_{3v}$位以及$_3$中的$_2$位.密切配合获得所有三个网站，用于解决以前公布的参数，包括量化的巨大的晶体场诱导的状态混合在C $_{3v}$网站和确定塞曼超精细参数的迹象在所有三个网站的歧义。我们表明，该模型可以准确预测Eu $^{3+}$的性质，这对于这些离子的量子信息应用很重要，例如相对跃迁强度。该模型可用于改进其他非Kramers单重态的晶体场计算。我们还提出了一个自旋哈密顿形式主义没有正常的假设没有$J$混合，适合于其他稀土离子的能级，这种效果是重要的。
2021-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
F-resolved Magneto-optical Resonances at D1 Excitation of Cesium: Experiment and Theory
从理论和实验上研究了铯原子D1激发时与基态Hanle效应有关的亮和暗非线性磁光共振。该系统提供的优点是，不同的超精细水平之间的分离超过多普勒宽度，因此，可以单独研究各个水平之间的过渡。各种激光功率密度和过境弛豫时间的实验测量进行了比较与模型的基础上的光学布洛赫方程，平均超过多普勒轮廓的吸收线，同时考虑到所有的超精细水平，以及在外部磁场的磁子级的混合。与以前的研究，不能解决的超精细过渡，因为多普勒展宽，在这项研究中，有很好的协议实验和理论的符号（亮或暗），对比度，和共振的宽度。结果支持了传统的理论解释，即这些效应与给定超精细跃迁中不同磁子能级之间跃迁几率的相对强度有关。
2008-03-03 physics.atom-ph
Precision spectroscopy of the fine and hyperfine structures of high molecular Rydberg-Stark states: Metrology of molecular hydrogen ions
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Vrije Universiteit Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Centre National de la Recherche Scientifique（法国国家科学研究中心）
研究两类因离子核心角动量性质不同的高自电离分子里德堡-斯塔克态精细和超精细结构，结合多通道量子亏损理论和矩阵对角化分析光谱，得出相关常数及振动间隔，此方法通用且广泛适用于分子阳离子结构测量。
2026-07-09 physics.atom-ph
All-Optical Production of quantum degeneracy and molecular BEC of $^6$Li
在高功率交叉光偶极阱中，通过直接蒸发冷却，在$^6$ Li的两个最低超精细态的混合物中获得了高度简并和强相互作用的费米气体.该陷阱是从一个大原子数磁光阱（MOT），这是由一个2.5瓦的腔内倍频光输出在671 nm的激光系统实现加载。利用这个系统，我们还演示了分子玻色-爱因斯坦凝聚体（mBEC）的产生，并观察到费米气体在所谓的BEC-BCS交叉制度的各向异性膨胀。
2015-02-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Detailed studies of non-linear magneto-optical resonances at D1 excitation of Rb-85 and Rb-87 for partially resolved hyperfine F-levels
本文用基于光学布洛赫方程的详细理论模型，获得了天然铷原子在D1激发下的非线性磁光共振实验信号，并得到了实验精度的描述。铷原子的D1跃迁是一个理论分析上具有挑战性的系统，因为它包含的跃迁在多普勒展宽下只能部分分辨。理论模型考虑了所有附近的过渡，激发激光辐射的相干性，以及在外部磁场中磁子能级的混合，还包括在多普勒分布上的平均。非常小心地获得准确的实验信号并避免系统误差。实验信号在每个超精细跃迁和宽范围的激光功率密度，光束直径和激光失谐的精确过渡频率非常好地再现。在Rb-87的F_g=1 --> F_e=2跃迁处观察到了预期的亮共振。在Rb-85的F_g=2 -> F_e=3跃迁处观察到一个亮共振，但由于附近的F_g=2 -> F_e=2跃迁的影响，它偏离了跃迁的确切位置，是一个暗共振，其对比度比F_g=2 -> F_e=3跃迁处的亮共振的对比度大近两个数量级。即使在这种非常微妙的情况下，理论模型也详细描述了不同激光失谐量下的实验信号。
2009-03-03 physics.atom-ph
Role of different type of sub-systems in doubly driven Lambda-system in 87Rb
最近，我们用两束反向传播控制激光研究了由~（87）Rb的~（5S）1/2的两个基态超精细能级F=1和F=2以及~（87）Rb的~（5 P）3/2的一个激发态的超精细能级F=2构成的著名的λ系统[1]。实验表明，电磁感应透明（EIT）转换为电磁感应吸收（EIA），因为双驱动的拉姆达系统形成各种子系统。在这里，我们提出了详细的理论研究，不同的可能的子系统创建此配置。我们还探讨了通过改变控制激光器的偏振态来调节各个子系统的强度的可能性。
2012-12-26 physics.atom-ph quant-ph
