論文の概要: Revealing Electron-Ytterbium Interactions through Rydberg Molecular Spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.20609v1
- Date: Tue, 23 Dec 2025 18:55:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-30 22:37:29.859234
- Title: Revealing Electron-Ytterbium Interactions through Rydberg Molecular Spectroscopy
- Title（参考訳）: ライドバーグ分子分光法による電子-イタビウム相互作用の研究
- Authors: Tangi Legrand, Xin Wang, Milena Simić, Florian Pausewang, Wolfgang Alt, Eduardo Uruñuela, Matthew T. Eiles, Sebastian Hofferberth,
- Abstract要約: 2価の原子は、超低温の原子プラットフォームにおけるアルカリの強力な代替物質として出現している。
イッテルビウム(Yb)は特に有望であるが、そのアニオン特性とリドバーグスペクトルは比較的未発見のままである。
我々は超長距離Rydberg分子の、初めてかつ包括的な実験的および理論的研究を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.309767394489257
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Divalent atoms have emerged as powerful alternatives to alkalis in ultracold atom platforms, offering unique advantages arising from their two-electron structure. Among these species, ytterbium (Yb) is especially promising, yet its anionic properties and its Rydberg spectrum remain comparatively unexplored. In this work, we perform a first and comprehensive experimental and theoretical investigation of ultralong-range Rydberg molecules (ULRMs) of $^{174}$Yb in $6sns\,^1S_0$ Rydberg states across nearly two decades in principal quantum number $n$ and three orders of magnitude in molecular binding energy. Using the Coulomb Green's function formalism, we compute Born-Oppenheimer molecular potentials describing the Rydberg atom in the presence of a ground-state perturber and achieve quantitative agreement with high-resolution molecular spectra. This enables the extraction of low-energy electron-Yb scattering phase shifts, including the zero-energy $s$-wave scattering length and the positions of two spin-orbit split $p$-wave shape resonances. Our results provide strong evidence that the Yb$^{-}$ anion exists only as a metastable resonance. We additionally show the sensitivity of ULRM spectra to the atomic quantum defects, using this to refine the value for the $6s23f\, ^1F_3$ quantum defect. Together, these findings establish Yb ULRMs as a powerful probe of electron-Yb interactions and lay essential groundwork for future Rydberg experiments with divalent atoms.
- Abstract（参考訳）: 2価の原子は、超低温の原子プラットフォームにおけるアルカリの強力な代替品として登場し、その2電子構造から生じる独特な利点を提供している。
これらの種の中で、イッテルビウム(Yb)は特に有望であるが、そのアニオン特性とライドバーグスペクトルは比較的未発見のままである。
本研究では、分子結合エネルギーの主量子数$n$と3桁の次数で約20年間にわたって、$^{174}$Ybの超長距離Rydberg分子(ULRMs)を6sns\,^1S_0$Rydberg状態において初めて、より包括的な実験的および理論的研究を行う。
クーロングリーン関数の定式化を用いて、基底状態摂動子の存在下でリドバーグ原子を記述するボルン・オッペンハイマー分子ポテンシャルを計算し、高分解能分子スペクトルと定量的に一致する。
これにより、ゼロエネルギー$s$波散乱長と2つのスピン軌道分割$p$波形状共鳴の位置を含む低エネルギー電子Yb散乱位相シフトの抽出が可能となる。
この結果は、Yb$^{-}$アニオンが準安定共鳴としてのみ存在するという強い証拠を与える。
さらに,6s23f\, ^1F_3$量子欠陥の値を改善するために, ULRMスペクトルの原子量子欠陥に対する感度を示す。
これらの発見は、Yb ULRMsを電子-Yb相互作用の強力なプローブとして確立し、将来のRydberg実験に二価原子を用いた本質的な基礎となる。
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