分子离子的未分辨边带光子反冲光谱

我们思考利用与光子吸收和发射相关的反冲来对单个分子离子进行光谱分析的前景。为使该反冲可被探测，分子离子由激光冷却的原子离子在势阱中 sympathetic 冷却至二者共同量子力学基态附近。更具体地，我们提出一个通用框架，用于模拟在分子离子自然跃迁线宽$\Gamma_t$或激发光源谱宽$\Gamma_L$超过双离子系统运动频率的区间下的预期光子反冲谱。为示例该框架，我们给出两个互补情形：用窄线宽激光源($\Gamma_L/2\pi \lesssim 1$ MHz)对单个$^{24}$Mg$^+$离子在$\lambda=279.6$ nm处的宽3s $^2$S$_{1/2}$ - 3p $^2$P$_{3/2}$电子跃迁($\Gamma_t/2\pi = 41.8$ MHz)进行光谱分析，以及用宽带激光源($\Gamma_L/2\pi \gtrsim$ 50 MHz)对$^{24}$MgH$^+$的$^1\Sigma^+$电子基态中$\lambda=6.17$ $\mu$m处极窄$|v=0,J=1\rangle$ - $|v'=1,J'=0\rangle$跃迁($\Gamma_t/2\pi = 2.50$ Hz)进行中红外振动光谱分析。选取原子离子$^{24}$Mg$^+$是为引入简单系统以与实验结果比较，同时仍捕获分子离子电子激发中涉及的大部分物理。