中远红外精细结构谱线对精细结构常数假设性变化的敏感性

计算了 C I、Si I、S I、Ti I、Fe I、N II、Fe II、O III、S III、Ar III、Fe III、Mg V、Ca V、Na VI、Fe VI、Mg VII、Si VII、Ca VII、Fe VII 和 Si IX 基态精细结构 (FS) 子能级间跃迁对精细结构常数 $\alpha$ 时间变化的敏感性系数。这些跃迁位于中红外和远红外区域，可在高红移类星体及具有活动星系核的红外亮星系的谱线中观测到。利用 FS 跃迁研究宇宙学时标上的 $\alpha$ 变化，可将 $|\Delta\alpha/\alpha|$ 的限制比当代光学观测 ($|\Delta\alpha/\alpha| < 10^{-5}$) 提高数倍，并显著抑制由多普勒噪声引起的视向速度测量的系统误差。此外，远红外谱线可在红移 z > 10 处观测到，远超光学观测的可及范围 (z < 4)。我们推导出了一个简单的解析表达式，关联了 FS 间隔与 FS 跃迁对 $\alpha$ 变化的敏感性。