論文の概要: Proton-electron mass ratio by high-resolution optical spectroscopy of
ion ensembles in the resolved-carrier regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.11741v2
- Date: Tue, 24 Aug 2021 07:58:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-07 04:35:37.942356
- Title: Proton-electron mass ratio by high-resolution optical spectroscopy of
ion ensembles in the resolved-carrier regime
- Title（参考訳）: 分解領域におけるイオンアンサンブルの高分解能光学分光による陽子電子質量比
- Authors: I. V. Kortunov, S. Alighanbari, M. G. Hansen, G. S. Giri, V. I.
Korobov and S. Schiller
- Abstract要約: ドップラーとトランジットを含まない1光子光学分光法は、より容易に調製されたイオンのアンサンブルで得られる。
ドップラーとトランジットを含まない1光子光学分光法は、イオンのより簡単なアンサンブルで得られることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optical spectroscopy in the gas phase is a key tool to elucidate the
structure of atoms and molecules and of their interaction with external fields.
The line resolution is usually limited by a combination of first-order Doppler
broadening due to particle thermal motion and of a short transit time through
the excitation beam. For trapped particles, suitable laser cooling techniques
can lead to strong confinement (Lamb-Dicke regime, LDR) and thus to optical
spectroscopy free of these effects. For non-laser coolable spectroscopy ions,
this has so far only been achieved when trapping one or two atomic ions,
together with a single laser-coolable atomic ion [1,2]. Here we show that
one-photon optical spectroscopy free of Doppler and transit broadening can also
be obtained with more easily prepared ensembles of ions, if performed with
mid-infrared radiation. We demonstrate the method on molecular ions. We trap
approximately 100 molecular hydrogen ions (HD$^{+}$) within a Coulomb cluster
of a few thousand laser-cooled atomic ions and perform laser spectroscopy of
the fundamental vibrational transition. Transition frequencies were determined
with lowest uncertainty of 3.3$\times$10$^{-12}$ fractionally. As an
application, we determine the proton-electron mass ratio by matching a precise
ab initio calculation with the measured vibrational frequency.
- Abstract（参考訳）: 気体相の光学分光は、原子と分子の構造とそれらの外部磁場との相互作用を解明するための重要なツールである。
線解像度は通常、粒子の熱運動による一階ドップラー拡大と励起ビームによる短い通過時間の組合せによって制限される。
閉じ込められた粒子の場合、適切なレーザー冷却技術は強い閉じ込め(ラム・ディッケ状態、LDR)をもたらし、これらの効果を伴わない光学分光に繋がる。
非レーザー冷却型分光イオンでは、これは1つまたは2つの原子イオンと1つのレーザー可溶性原子イオン[1,2]をトラップする場合にのみ達成されている。
ここでは, ドップラーとトランジットを含まない1光子光学分光法が, 中赤外放射によるイオンのアンサンブルにより容易に得られることを示す。
本手法を分子イオン上で実証する。
我々は、数千個のレーザー冷却原子イオンからなるクーロンクラスター内に約100個の水素分子イオン(HD$^{+}$)をトラップし、基本振動遷移のレーザー分光を行う。
遷移周波数は3.3$\times$10$^{-12}$の最低不確かさで決定された。
応用例として, 精密な ab initio 計算と測定振動周波数を一致させて, 陽子電子質量比を求める。
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