利用彭宁阱质谱法探测亚稳态电子态
原子物理
2020-05-12 v1
摘要
最先进的光学钟利用光学晶格中的原子系综或射频阱中的单个离子实现了 及以下的分数精度。新型钟的有希望的候选者是高度带电离子 (HCIs) 和核跃迁，它们对外部扰动大体不敏感，并达到超出光学范围的波长，现在频率梳已可触及。然而，不够精确的原子结构计算仍阻碍着在HCIs中识别合适的跃迁。在此，我们报告通过在Re中测量基态与激发态的质量差发现了HCI中的长寿命亚稳态电子态，这是首次对非破坏性地直接确定电子激发能。该结果与我们的高级计算相符，并且我们用具有相同电子构型的Os离子进行了确认。我们使用了高精度彭宁阱质谱仪PENTATRAP，其独特之处在于同步使用五个独立阱进行同时质量测量。基态离子与亚稳态离子的回旋频率比 可被确定到 的精度，在重原子领域前所未有。寿命约为130天，潜在的软X射线频率参考在 处的线宽仅为 ，并且是实验中见过的最高的电子品质因数之一 ()。我们的低不确定度使得搜索更多HCI软X射线钟跃迁成为可能，这对于在迄今未探索的前沿进行有前景的基础物理精密研究是必需的。
引用
@article{arxiv.2005.04892,
title = {Detection of metastable electronic states by Penning trap mass spectrometry},
author = {Rima Xenia Schüssler and Hendrik Bekker and Martin Braß and Halil Cakir and José R. Crespo López-Urrutia and Menno Door and Pavel Filianin and Zoltan Harman and Maurits W. Haverkort and Wen Jia Huang and Paul Indelicato and Christoph Helmut Keitel and Charlotte Maria König and Kathrin Kromer and Marius Müller and Yuri N. Novikov and Alexander Rischka and Christoph Schweiger and Sven Sturm and Stefan Ulmer and Ssergey Eliseev and Klaus Blaum},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.04892},
year = {2020}
}