論文の概要: Precision measurement of Cs($nF_J$) quantum defects and calculations of scalar and tensor polarizabilities of the $nS_{1/2}$, $nP_J$ ,$nD_J$ , and $nF_J$ series

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.04057v1
• Date: Wed, 04 Jun 2025 15:21:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-05 21:20:14.415389
• Title: Precision measurement of Cs($nF_J$) quantum defects and calculations of scalar and tensor polarizabilities of the $nS_{1/2}$, $nP_J$ ,$nD_J$ , and $nF_J$ series
• Title（参考訳）: Cs($nF_J$)量子欠陥の精密測定と$nS_{1/2}$,$nP_J$,$nD_J$,$nF_J$シリーズのスカラーおよびテンソル偏光率の計算
• Authors: Pinrui Shen, Mariusz Pawlak, Donald Booth, Kent Nickerson, Haddad Miladi, H. R. Sadeghpour, James P. Shaffer,
• Abstract要約: 我々は、$|6S_1/2, F = 3rangle rightarrow nF_5/2,7/2(n = 28-68)$ Rydberg 級数の絶対周波数測定を行い、133$Csのスペクトルを測定する。 修正リッツの公式に絶対周波数測定をグローバルに合わせることで、$nF_5/2$および$nF_7/2$シリーズの量子欠陥を決定する。 この結果は、衝突や崩壊率などの133ドルCの物性を計算するのに有用である。
• 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: In this paper, we extend our recent work on cesium S and D states [Phys. Rev. Lett. 133, 233005 (2024)] to the F states. We present absolute frequency measurements of the $|6S_{1/2}, F = 3\rangle \rightarrow nF_{5/2,7/2}(n = 28-68)$ Rydberg series to measure the spectrum of $^{133}$Cs. Atomic spectra are obtained using a three-photon excitation scheme referenced to an optical frequency comb in a sample of ultracold $^{133}$Cs. By globally fitting the absolute-frequency measurements to the modified Ritz formula, we determine the quantum defects of the $nF_{5/2}$ and $nF_{7/2}$ series. The ionization potential extracted for both series from the modified Ritz formula agrees with our measurements based on the S and D series. Fine-structure intervals are calculated and parameterized. The wave functions computed for the energies from the quantum defects are used to calculate transition dipole moments. We compare the reduced electric-dipole matrix elements with available benchmarks and find agreement within the precision of those works. The scalar and tensor polarizabilities of the $nS_{1/2}$, $nP_J$ , $nD_J$ and $nF_J$ series are calculated based on the now more accurate set of wave functions. Moreover, we report the polarizability as a series in powers of the effective principal quantum number and find the main coefficients of the expansion. The results will be useful for calculating properties of $^{133}$Cs such as collision and decay rates, polarizabilities, and magic wavelengths.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、最近のセシウムSおよびD状態の研究(Phys. Lett. 133, 233005 (2024))をF状態に拡張する。 我々は、$|6S_{1/2}, F = 3\rangle \rightarrow nF_{5/2,7/2}(n = 28-68)$ Rydberg 級数の絶対周波数測定を行い、$^{133}$Csのスペクトルを測定する。 原子スペクトルは、超低温の$^{133}$Csのサンプルにおいて、光周波数コムに参照される3光子励起スキームを用いて得られる。 修正リッツの公式に絶対周波数の測定をグローバルに合わせることで、$nF_{5/2}$および$nF_{7/2}$シリーズの量子的欠陥を決定する。 修正リッツ式から抽出した両系列のイオン化ポテンシャルは、SおよびD系列に基づいて測定値と一致する。 微細構造間隔を計算しパラメータ化する。 量子欠陥からエネルギーを計算する波動関数を用いて遷移双極子モーメントを計算する。 得られた電気双極子行列要素を利用可能なベンチマークと比較し,それらの精度で一致を見いだす。 現在より正確な波動関数の集合に基づいて、$nS_{1/2}$, $nP_J$ , $nD_J$ および $nF_J$ のスカラーおよびテンソル分極性を計算する。 さらに、実効主量子数列の偏光可能性について報告し、拡張の主係数を求める。 この結果は、衝突や崩壊率、偏光度、魔法の波長などの$^{133}$Csの特性を計算するのに有用である。

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