Collinear Three-Photon Excitation of a Strongly Forbidden Optical Clock Transition
Samuel P. Carman, Jan Rudolph, Benjamin E. Garber, Michael J. Van de Graaff, Hunter Swan, Yijun Jiang, Megan Nantel, Mahiro Abe, Rachel L. Barcklay, Jason M. Hogan
The ${{^1\mathrm{S}_0}\!-\!{^3\mathrm{P}_0}}$ clock transition in strontium serves as the foundation for the world's best atomic clocks and for gravitational wave detector concepts in clock atom interferometry. This transition is weakly allowed in the fermionic isotope $^{87}$Sr but strongly forbidden in bosonic isotopes. Here, we demonstrate coherent excitation of the clock transition in bosonic ${}^{88}$Sr using a novel collinear three-photon process in a weak magnetic field. We observe Rabi oscillations with frequencies of up to $50~\text{kHz}$ using $\text{W}/\text{cm}^{2}$ laser intensities and Gauss-level magnetic field amplitudes. The absence of nuclear spin in bosonic isotopes offers decreased sensitivity to magnetic fields and optical lattice light shifts, enabling atomic clocks with reduced systematic errors. The collinear propagation of the laser fields permits the interrogation of spatially separated atomic ensembles with common laser pulses, a key requirement for dark matter searches and gravitational wave detection with next-generation quantum sensors.
Strong Coupling on a Forbidden Transition in Strontium and Nondestructive Atom Counting
我们观察到强烈的集体耦合之间的光学腔和禁止自旋单线态到三线态光跃迁$^1$ S $_0$ $^3$ P $_1$在合奏的$^{88}$ Sr。尽管过渡是1000倍弱于一个典型的偶极跃迁，我们观察到一个很好的解决真空拉比分裂。我们利用观测到的真空Rabi分裂，以等效的投影噪声限制的灵敏度和最小的加热（$<0.01$光子反冲/原子）进行原子布居的非破坏性测量。这种技术可以通过产生纠缠态和减少死区时间来提高光晶格时钟的性能。
Optical lattice clocks with weakly bound molecules
光学分子钟对电子与质子质量比的时间变化具有无与伦比的灵敏度，并有望洞察标准模型之外可能的新物理。我们提出用玻色子$^{174}$ Yb $_2$分子实现一个分子钟，其中禁戒的$^1$ S $_0$ $\rightarrow$ $^3$ P $_0$时钟跃迁将被磁诱导.玻色子物质的使用避免了由于费米子物质中存在的超精细结构而导致的可能的复杂性。虽然直接的时钟线光缔合将是具有挑战性的，但弱结合的基态分子可以通过STIRAP产生并代替使用。最近的散射测量[L. Franchi等人，New J. Phys 19，103037（2017）]使我们能够确定目标$^1$ S $_0$ + $^3$ P $_0$振动能级的位置，并计算基态和激发分子态之间时钟跃迁的Franck-Condon因子。由此产生的磁感应拉比频率与原子的频率相似，暗示实验实现是可行的。成功的观察可以为赫兹级分子光谱学铺平道路。
Raman Transitions in Collinear Laser Spectroscopy for High-Precision Frequency Measurements
Institut für Kernphysik, Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学核物理研究所）；Helmholtz Research Academy Hesse for FAIR, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung（黑森州FAIR亥姆霍兹研究院，GSI重离子研究中心）；Institute for Nuclear and Radiation Physics, KU Leuven（荷语鲁汶大学核与辐射物理研究所）
Relativistic configuration-interaction and coupled-cluster calculations of Ir$^{17+}$ transition energies and properties for optical clock applications
Absolute frequency measurement of the $^2$S$_{1/2} \rightarrow ^2$F$_{7/2}$ optical clock transition in $^{171}$Yb$^+$ with an uncertainty of $4\times 10^{-16}$ using a frequency link to International Atomic Time
$^{171}$ Yb $^+$中的高度禁戒的$^2$ S $_{1/2} \rightarrow ^2$ F $_{7/2}$电八极跃迁是重新定义SI秒的潜在候选者。我们提出了一个测量的绝对频率的光学过渡，使用频率链接到国际原子时提供可追溯性SI秒。$^{171}$ Yb $^+$光频标工作时间为25天的76%，测得绝对频率为642 121 496 772 645.14（26）Hz。$4.0 \times 10 ^{-16}$的分数不确定度与以前报道的最佳测量结果相当，后者是通过与当地铯主频率标准进行直接比较而获得的。
Control of Optical Transitions with Magnetic Fields in Weakly Bound Molecules
在弱束缚的双原子分子中，能级间隔很近，因此比组成原子更容易受到磁场的混合。我们利用这种效应，利用交合线阈值，在适当的电场下，将$^{88}$ Sr $_2$中的禁戒光跃迁强度控制在5个数量级以上.这一显著的可调谐性背后的物理现象可以用一个简单的模型和量子化学计算准确地解释，并为分子钟提出了新的可能性。我们展示了如何在光晶格混合量子化可以简化分子光谱学。此外，我们以前无法访问的$f$ -宇称激发态的观察提供了一个途径，以改善二价原子二聚体的理论模型。
Measurement of the parity violating 6S-7S transition amplitude in cesium achieved within 2 \times 10^{-13} atomic-unit accuracy by stimulated-emission detection
我们利用受激发射的不对称放大过程，为测量高度禁戒原子跃迁中的宇称破坏（PV）提供了一种新颖的方法。该方法涉及的手征，瞬态，光学增益的铯蒸汽上的7S-6 P_{3/2}过渡，探测后，它是由一个强烈的，线性偏振，共线激光激发，调谐到共振的一个超精细线的禁止6S-7S过渡在纵向电场。我们在这里报告说，与我们以前的结果相比，一秒测量灵敏度增加了3.5倍，随后统计准确度降低了3.5倍[J. Guéna et al.，物理修订版信函90，143001（2003）]。决定性的改进，设置包括增加重复率，更好地消光的探测光束在年底的探测脉冲，并为第一次，据我们所知，以下内容：一个偏振倾斜放大器，准抑制光束反射的细胞窗口，和一个Cs细胞与导电窗口。我们还提出了系统效应的实时测试，数据的一致性检查，以及原子信号中原子所见电场的1%准确度测量。在七个不同的蒸汽电池中进行的PV测量在统计误差范围内一致。在我们目前的相对统计精度为2.6%的范围内，我们目前的结果与更精确的Boulder结果是相容的，对应于E_1^{pv}的2 \times 10^{-13}原子单位的不确定度。进一步测量的理论动机强调，我们给出了一个简短的概述，最近的建议，将允许的不确定性降低到0.1%的水平，通过创造条件，不对称放大更大。
