論文の概要: Cavity-enhanced spectroscopy in the deep cryogenic regime -- new hydrogen technologies for quantum sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.12703v1
• Date: Tue, 18 Feb 2025 10:11:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-19 14:05:35.148731
• Title: Cavity-enhanced spectroscopy in the deep cryogenic regime -- new hydrogen technologies for quantum sensing
• Title（参考訳）: 深部低温状態におけるキャビティ強化分光法 -- 量子センシングのための新しい水素技術
• Authors: Kamil Stankiewicz, Marcin Makowski, Michał Słowiński, Kamil L. Sołtys, Bogdan Bednarski, Hubert Jóźwiak, Nikodem Stolarczyk, Mateusz Narożnik, Dariusz Kierski, Szymon Wójtewicz, Agata Cygan, Grzegorz Kowzan, Piotrz Masłowski, Mariusz Piwiński, Daniel Lisak, Piotr Wcisło,
• Abstract要約: 深部低温状態下で4Kまで完全に作動するキャビティ強調分光計を実証した。 この装置は、様々な基礎的および実践的な応用を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Spectrometers based on high-finesse optical cavities have proven to be powerful tools for applied and fundamental studies. Extending this technology to the deep cryogenic regime is beneficial in many ways: Doppler broadening is reduced, peak absorption is enhanced, the Boltzmann distribution of rotational states is narrowed, all unwanted molecular species disturbing the spectra are frozen out, and dense spectra of complex polyatomic molecules become easier to assign. We demonstrate a cavity-enhanced spectrometer fully operating in the deep cryogenic regime down to 4 K. We solved several technological challenges that allowed us to uniformly cool not only the sample but also the entire cavity, including the mirrors and cavity length actuator, which ensures the thermodynamic equilibrium of a gas sample. Our technology well isolates the cavity from external noise and cryocooler vibrations. This instrument enables a variety of fundamental and practical applications. We demonstrate a few examples based on accurate spectroscopy of cryogenic hydrogen molecules: accurate test of the quantum electrodynamics for molecules; realization of the primary SI standards for temperature, concentration and pressure in the deep cryogenic regime; measurement of the H$_{2}$ phase diagram; and determination of the ortho-para spin isomer conversion rate.
• Abstract（参考訳）: 高精細な光学キャビティに基づく分光計は、応用および基礎研究のための強力なツールであることが証明されている。 ドップラーの拡張が減少し、ピーク吸収が強化され、回転状態のボルツマン分布が狭まり、スペクトルを乱す全ての不必要な分子種が凍結され、複雑な多原子分子の密度スペクトルの割り当てが容易になる。 我々は, 試料だけでなく, 鏡やキャビティ長アクチュエータを含む空洞全体を均一に冷却し, ガス試料の熱力学的平衡を確実にする, いくつかの技術的課題を解決した。 我々の技術は外部ノイズや冷凍機振動からキャビティを十分に分離する。 この装置は、様々な基礎的および実践的な応用を可能にする。 分子の量子電磁力学の正確な測定、深部低温状態における温度、濃度、圧力の主SI標準の実現、H$_{2}$相図の測定、オルソパラスピン異性体変換率の決定など、低温水素分子の正確な分光に基づくいくつかの例を示す。

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