$Ab$ $initio$ calculation of hyperfine-structure properties to extract nuclear magnetic octupole moments of $^{69}$Ga and $^{71}$Ga
Henan University of Technology(河南工业大学);Shenzhen Technology University(深圳技术大学)
本研究采用RCCSD方法从头计算⁶⁹Ga和⁷¹Ga的超精细结构性质,重新分析相关测量数据并精确确定其核磁八极矩,所得结果为该领域提供了可靠参考。
2026-08-20 physics.atom-ph
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
Hyperfine coupling constants of the cesium $7D_{5/2}$ state measured up to the octupole term
我们报告的测量超精细分裂的$7D_{5/2}$状态的$^{133}$ Cs使用高分辨率无多普勒双光子光谱,通过精确的频率扫描,使用声光调制器。所有六个超精细能级在我们的光谱中被分辨。我们确定了超精细耦合常数A = -1.70867(62)MHz和B = 0.050(14)MHz,这表明A和B的精度都提高了20倍以上。此外,我们的测量是足够精确的磁八极耦合常数C = 0.4(1.4)kHz的值上的界限为$7D_{5/2}$状态。此外,我们还测量了交流斯塔克位移[-46 $\pm$ 4 Hz/(W/cm $^2$)]、碰撞位移和压力展宽,它们对基于$6S_{1/2} \rightarrow 7D_{5/2}$双光子跃迁的光频标具有重要意义。
2022-09-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Relativistic coupled-cluster-theory analysis of the hyperfine interaction of Ra$^{+}$ isotopes
在单激发和双激发近似下,采用相对论耦合集团方法研究了奇Ra $^{+}$的超精细结构常数.计算的能量和磁偶极子超精细结构常数$A$表现出良好的协议与现有的实验值。结合实验测得的电四极超精细结构常数,我们还提取了$^{209,211,221,223}$ Ra的电四极矩$Q$。我们的$Q$($^{221}$ Ra)和$Q$($^{223}$ Ra)与半经验分析(Z.物理学D:在,摩尔Cluster 11,105(1988)),但$Q(^{211}$ Ra)= $0.33(2)$比参考值$0.48(4)$小约30%。此外,我们还计算了磁八极矩对超精细分裂的贡献。发现在$^{223}$ Ra $^{+}$中超精细结构间隔测量的灵敏度可以揭示核八极矩引起的效应,其灵敏度为kHz量级。
2021-03-14 physics.atom-ph
Experimental determination of the nuclear magnetic octupole moment of $^{137}$Ba$^+$ ion
我们对单个囚禁离子$^+$ $^{137}$ Ba的5D $_{5/2}$流形超精细区间进行了精确测量。RF光谱学用于测量超精细间隔,精确度为几赫兹。我们的研究结果提供了一个三个数量级的精度比以前的工作,也提供了一个10倍的改善值的$g_J$为这个水平。这些结果补充了我们以前在$^{137}$ Ba $^+$的5D $_{3/2}$流形上的工作,提供了对核八极子的独立测量,以及对原子结构计算的一致性检查。
2013-07-01 physics.atom-ph
Study of the magnetic octupole moment of $^{173}$Yb using collinear laser spectroscopy
用三种不同的偶极跃迁测量了中性Yb中$^3$ P $^{\circ}_2$态的超精细常数。这个状态最近被证明有一个比较大的超精细磁八极分裂,因此一个令人困惑的大磁八极矩。该测量是使用共线激光光谱学在快速原子束上进行的,这提供了一种直接的途径来探测具有高分辨率的长寿命亚稳态原子态。从所有三条线的综合分析中,我们没有发现$^{173}$ Yb的非零八极矩的显著证据。
2020-12-02 nucl-ex physics.atom-ph
Refined nuclear magnetic octupole moment of $^{113}$In and $^{115}$In
本研究利用相对论耦合簇从头算与超精细光谱,重新分析 In 同位素低激发态超精细常数,精化了 $^{113}$In、$^{115}$In 磁八极矩并测得 $^{115}$In 电四极矩。
2024-01-24 physics.atom-ph
Proton-Size Resolution of the Hyperfine Puzzle in Hydrogen
University of Washington(华盛顿大学)
通过考虑质子尺寸效应,解析氢原子基态中超精细相互作用不导致坍缩的谜题。
2026-02-06 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
New Nuclear Magnetic Moment of $^{209}$Bi - Resolving the Bismuth Hyperfine Puzzle
最近对类Li $^{209}$ Bi $^{80+}$基态中的超精细分裂的测量已经建立了“超精细难题”--实验结果显示出与理论预测的7 $σ$偏差[J. Ullmann等人,国家通信8,15484(2017); J.P. Karr,Nat.Phys.13,533(2017)]。我们提供的证据表明,这种差异是由一个不准确的值表中的核磁矩($μ_I$)的$^{209}$ Bi。我们进行相对论密度泛函理论和相对论耦合簇计算的屏蔽常数,应用于提取值的$μ_I(^{209}{\rm Bi})$,并结合它与核磁共振测量Bi(NO $_3$)$_3$在硝酸溶液中和六氟铋酸盐(V)BiF $_6^-$离子在乙腈中。结果清楚地表明,$μ_I(^{209}{\rm Bi})$远小于先前使用的列表值。应用新的磁矩使理论预测与实验相一致,并解决了超精细难题。
2018-03-07 physics.atom-ph physics.chem-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
Relativistic coupled-cluster calculation of hyperfine-structure constants of $^{229}$Th$^{3+}$ and evaluation of the electromagnetic nuclear moments of $^{229}$Th
$^{229}$ Th是研制核光学钟和探索标准模型之外新物理的一个有希望的候选者。准确了解$^{229}$ Th的核性质是非常重要的。在本工作中,我们使用基于高斯基组的相对论耦合团簇方法计算了$^{229}$ Th $^{3+}$的前四个态的超精细结构常数。本文以最低阶量子电动力学(QED)修正的非对Dirac-Coulomb-Breit哈密顿量为出发点,将单激发和双激发的所有线性和非线性项都包含在耦合团簇计算中。用测得的超精细结构常数[Phys.Rev.Lett. 106. 223001(2011)],我们得到了$^{229}$ Th核的磁偶极矩$μ=0.359(9)$和电四极矩$Q=2.95(7)$。我们的磁偶极矩与Safronova \textit{et. al.} [Phys.Rev.A 88,060501(2013)]全阶计算的推荐值$μ=0.360(7)$完全一致,但我们的电四极矩小于他们的推荐值$Q=3.11(6)$,约为5%。结果表明,Safronova \textit{et. al.}的全阶计算中没有包含的单激发和双激发的非线性项对精确计算$^{229}$ Th的$Q$值至关重要。此外,我们还给出了磁八极超精细结构常数和一些重要的非对角超精细跃迁矩阵元,这是进一步提取$^{229}$ Th核磁八极矩$Ω$所必需的.
2021-12-02 physics.atom-ph
Nuclear spin quenching of the $^2S_{1/2}\rightarrow {^2}F_{7/2} $ electric octupole transition in $^{173}$Yb$^+$
Physikalisch-Technische Bundesanstalt(德国联邦物理技术研究院);Leibniz Universität Hannover(汉诺威莱布尼茨大学);National Institute of Metrology (Thailand)(泰国国家计量院)
研究报道了在$^{173}$Yb$^+$中通过相干激发高禁阻的$^2S_{1/2}\rightarrow {^2}F_{7/2}$钟跃迁,并揭示了超精细态依赖性和核自旋诱导的跃迁淬灭。
2026-04-09 physics.atom-ph
Spectroscopy of the $^1S_0$-to-$^1D_2$ clock transition in $^{176}$Lu$^+$
本文报道了$^{176}$ Lu的$^1S_0$到${^1}D_2$时钟跃迁的高精度光谱学.测量进行了赫兹级精度与超精细平均频率的准确性有限的校准的活性氢脉泽的SI定义的第二个通过GPS链接。测量还提供了$^1D_2$超精细结构的精确测定。考虑了与核的磁八极矩和电十六极矩有关的超精细结构常数,其中包括从三阶微扰理论导出的修正项。
2019-01-14 physics.atom-ph quant-ph
Nuclear magnetization distribution effect in molecules: Ra$^+$ and RaF hyperfine structure
最近,Ruiz \textit{et al.} [Nature \textbf{581},396(2020)]报道了放射性RaF分子的首次激光光谱测量。这种和类似的分子被认为是寻找新物理效应。镭核是有趣的,因为它是八极变形的,并且具有接近的相反宇称水平。如果有可靠的理论预测,这类实验的准备工作就可以简化。计算结果表明,要准确预测RaF分子的超精细结构,必须考虑镭核内部有限的磁化强度分布。对于原子,这种效应被称为玻尔-魏斯科普夫(BW)效应。它的大小取决于通常不为人所知的核磁化分布模型。我们表明,它是可能的,以表示的超精细结构常数的一个磁化强度分布相关的参数:BW矩阵元素的$1s$ -状态的相应的类氢离子的核磁化分布的贡献。该参数可以从离子、原子或分子的精确的实验和理论电子结构数据中提取,而无需对任何核磁化分布模型进行显式处理。这种方法可以用来预测原子和\textit{molecules}的超精细结构,并可以将核关联问题和电子关联问题分开。计算了有限核磁分布对$^{225}$ Ra、$^+$阳离子和$^{225}$ RaF分子超精细结构的贡献.对于基态的$^{225}$ RaF分子,这一贡献达到4%。
2020-09-17 nucl-th physics.atom-ph physics.chem-ph
Laser spectroscopy of $^{176}$Lu$^+$
我们执行高分辨率光谱$^{176}$陆$^+$包括$^1S_0\leftrightarrow{^3}D_1$和$^1S_0\leftrightarrow{^3}D_2$时钟转换。超精细结构和光学频率相对于$^1S_0$基态的四个低位激发态给出了几十kHz的分辨率。这涵盖了与该同位素的时钟操作相关的最相关的跃迁。此外,对$^3D_2$超精细结构的测量可以提供对更高阶核矩的访问,特别是磁八极和电十六极矩。
2019-01-08 physics.atom-ph
Hyperfine-Resolved Spectroscopy of Dysprosium Monoxide (DyO) for Precision Measurements of the Nuclear Schiff Moment
本研究对一氧化镝(DyO)的¹⁶¹Dy和¹⁶³Dy同位素进行激光光谱测量,确定其基态与激发态超精细结构,为基于DyO的核Schiff矩精密测量及新物理探索奠定基础。
2025-11-15 physics.atom-ph physics.chem-ph
The contribution of axial-vector mesons to hyperfine structure of muonic hydrogen
计算了轴矢量介子交换对μ介子氢中由反常轴矢量介子耦合到双光子态引起的μ介子-质子相互作用势的贡献。结果表明,这种贡献的μ介子氢的超精细分裂是大的和重要的比较与精确的实验数据。根据我们的结果,讨论了质子半径之谜。
2017-11-07 hep-ph physics.atom-ph
High precision measurement of the hyperfine splitting and ac Stark shift of the $7d$ $^{2}D_{3/2}$ state in atomic cesium
我们报道了在铯蒸气室中用高分辨无多普勒双光子光谱测量$^{133}$ Cs的$7d$ $^{2}D_{3/2}$态的超精细分裂。我们确定的超精细耦合常数$A = 7.3509(9)$ MHz和$B = -0.041(8)$ MHz,这代表了一个数量级的精度提高。我们还得到的核磁八极耦合常数$C$的大小的界限。此外,我们测量了767.8 nm处的$6s$ $^{2}S_{1/2} \rightarrow 7d$ $^{2}D_{3/2}$跃迁的交流斯塔克位移为$-49 \pm 5$ Hz/(W/cm $^2$),与理论计算一致。我们进一步报告的测量碰撞位移[ $-32.6 \pm 2.0$ kHz/mTorr]和压力加宽的个人超精细水平的$6s$ $^{2}S_{1/2} \rightarrow 7d$ $^{2}D_{3/2}$过渡。这些测量结果为分析基于铯原子$6s$ $^{2}S_{1/2} \rightarrow 7d$ $^{2}D_{3/2}$双光子跃迁的光频标的系统效应提供了有价值的信息
2022-10-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Blackbody radiation shift, multipole polarizabilities, oscillator strengths, lifetimes, hyperfine constants, and excitation energies in Ca+
本文采用高精度的相对论全阶微扰方法,对Ca ~+原子的性质进行了系统的研究,其中包括Dirac-Fock波函数的所有单激发、双激发和部分三激发。减少矩阵元素,振子强度,跃迁率,和寿命的水平确定为n = 7。推荐值和估计其不确定性提供了大量的电偶极跃迁。计算了Ca ~+中5s、6s、7s、8 s、4p、5 p、3d和4d态的电偶极标量极化率和4p、5 p、3d和4d态的张量极化率。开发了精确处理来自高激发态的贡献的方法,导致3 d_{5/2}静态极化率值31.8(3)a.u.与先前的计算[Arora等人,A 76,064501(2007)]。计算了室温下Ca ~+的4s - 3 d_{5/2}时钟跃迁的黑体辐射(BBR)位移为0.381(4)Hz。计算了电四极子4s-nd和电八极子4s-nf矩阵元,得到了基态多极子E2和E3静态极化率。的超精细常数A的确定为低的水平,直到n = 7。研究了~(43)Ca ~+基态超精细结构能级的二次Stark效应。这些计算提供了建议值严格评估其准确性的一些Ca+原子的性质,用于规划和分析的各种实验以及理论建模。
2010-11-27 physics.atom-ph quant-ph
The nuclear charge radius of $^{13}\mathrm{C}$
本研究通过激光光谱测量$^{13}\mathrm{C}$的核电荷半径,精度优于2 MHz,将电子散射结果的不确定度提高6倍,并发现与μ子原子结果存在3σ差异,为核结构研究提供关键数据。
2025-07-08 nucl-th physics.atom-ph
Revised $^3$He nuclear charge radius due to electronic hyperfine mixing
本研究通过纳入超精细混合效应,解决了 $^{3,4}$He 核电荷半径平方差的矛盾,将 $ΔR^2$ 调整至与μ子原子结果一致,并修订了 $^3$He 的绝对电荷半径。
2024-09-14 physics.atom-ph
High-Resolution Spectroscopy of $^{173}$Yb$^{+}$ Ions
Physikalisch-Technische Bundesanstalt(德国联邦物理技术研究院);Institut für Mathematische Physik, Technische Universität Braunschweig(布伦瑞克工业大学数学物理研究所);Department of Physics and Astronomy, University of Delaware(特拉华大学物理与天文学系);Laboratory for Emerging Nanometrology(新兴纳米计量实验室)
研究通过高精度光谱技术测定$^{173}$Yb$^+$离子的超精细结构和核磁极矩,揭示其在量子计算和精密测量中的潜在应用。
2026-01-14 hep-ex physics.atom-ph quant-ph
Improved limit on a temporal variation of $m_p/m_e$ from comparisons of Yb$^+$ and Cs atomic clocks
随着时间的推移的电子和超精细结构的原子水平之间的不同的跃迁频率的精确测量被用来调查的精细结构常数$α$和质子-电子质量比$μ$的时间变化。我们用改进的分数不确定度$3.9\times 10^{-16}$测量了$^{171}$ Yb $^+$中$^2S_{1/2}\rightarrow {^2F_{7/2}}$电八极(E3)跃迁的频率为$f(E3) = 642\,121\,496\,772\,645.36(25)$ ~Hz.该跃迁频率对$α$的变化表现出很强的敏感性。连同一些以前和最近的测量$^{171}$ Yb $^+$中的$^2S_{1/2}\rightarrow {^2D_{3/2}}$电四极跃迁和来自其他元素的数据,最小二乘分析产生$(1/α)(dα/dt)=-0.20(20)\times 10^{-16}/\mathrm{yr}$和$(1/μ)(dμ/dt)=-0.5(1.6)\times 10^{-16}/\mathrm{yr}$,证实了以前对$dα/dt$的限制,并提供了实验室实验中对$d μ/dt$最严格的限制。
2014-07-16 physics.atom-ph