通过 Ca$^+$ 同位素位移光谱对新型轻标量玻色子的无系统误差限制

我们报道了通过共囚禁离子的高分辨率激光光谱对 $^{40 - 42,44,48}$Ca$^+$ 中 732~nm 处的 $4^2$S$_{1/2} \rightarrow 3^2$D$_{3/2}$ 电四极跃迁的同位素位移的精确测量，发现 $^{42,44,48}$Ca$^+$ 与 $^{40}$Ca$^+$ 之间的测量位移分别为 2,775,392,374.8(6.0)、5,347,679,835.1(5.9) 和 10,003,129,115.1(5.7)\,Hz。当与先前关于 $4^2$S$_{1/2} \rightarrow 3^2$D$_{5/2}$ 跃迁的测量 [Phys. Rev. A 100, 022514 (2019), https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.100.022514] 结合时，King Plot 分析显示数据在十亿分之一水平以下与线性一致。这一观测到的线性（无核系统误差）将此前基于 Ca$^+$ 同位素位移的对超越标准模型的标量玻色子与电子和中子耦合的限制提高了 3 倍。我们的新限制排除了在考虑 Yb/Yb$^+$ 非线性 King Plot 中一个高阶核项后剩余用于新物理解释的部分耦合范围。