論文の概要: Shielded inner-shell transitions in atomic samarium for tests of fundamental physics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.22318v2
- Date: Thu, 28 May 2026 15:42:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-30 05:02:24.530061
- Title: Shielded inner-shell transitions in atomic samarium for tests of fundamental physics
- Title（参考訳）: 基本物理実験のための原子サマリウムのシールド内殻遷移
- Authors: R. Aramyan, D. Budker, V. A. Dzuba, V. V. Flambaum, S. G. Porsev, M. S. Safronova, O. Tretiak, K. Zhang,
- Abstract要約: 未観測の4f66s2,5$D$_0$中性サマリウムを14,564.90(2),mathrmcm-1$と同定する。
これらの結果は、中性サマリウムを標準モデルを超えた内殻精密分光と物理実験の基盤として確立している。
- 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: Forbidden atomic transitions provide some of the most stringent low-energy tests of physics beyond the Standard Model, with sensitivity set by the interplay between the sought-for signals and systematics suppressed by symmetry. Here we identify the previously unobserved $4f^{6}6s^{2}\,{}^{5}$D$_{0}$ level of neutral samarium at $14\,564.90(2)\,\mathrm{cm}^{-1}$, opening the ${}^{7}$F$_{0}\rightarrow{}^{5}$D$_{0}$ inner-shell transition for precision spectroscopy. Candidate lines extracted from dual-comb absorption spectra were assigned using double-resonance population-depletion and sequential-excitation measurements. The observed pressure broadening, $0.12(2)\,\mathrm{MHz/torr}$, and pressure shift, $0.145(4)\,\mathrm{MHz/torr}$, indicate an inner-shell $4f$-transition shielded from external perturbations. Many-body calculations predict a $\sim\!120\,\mathrm{ms}$ metastable lifetime (quality factor $\mathcal{Q}\sim 3\times 10^{14}$), large sensitivity coefficients for variation of the fine-structure constant, and a nuclear-spin-dependent parity-violation amplitude comparable to that of cesium. Crucially, the $J=0\rightarrow J=0$ selection rule suppresses by symmetry both the nuclear-spin-independent parity-violation channel and the M1 and E2 backgrounds that complicated previous heavy-atom experiments, yielding a uniquely clean window onto the nuclear anapole moment. The two stable spin-$7/2$ isotopes of samarium provide a remarkable opportunity to largely cancel atomic-structure uncertainties by measuring the ratio of parity-violation effects in the two isotopes. These results establish neutral samarium as a platform for inner-shell precision spectroscopy and tests of physics beyond the Standard Model.
- Abstract（参考訳）: 禁止された原子遷移は、標準モデルを超えて最も厳しい低エネルギーの物理実験のいくつかを提供し、要求信号と対称性によって抑制された系統間の相互作用によって感度が設定される。
ここでは、以前に観測されなかった4f^{6}6s^{2}\,{}^{5}$D$_{0}$中性サマリウムのレベルを14\,564.90(2)\,\mathrm{cm}^{-1}$で同定し、精密分光のための${}^{7}$F$_{0}\rightarrow{}^{5}$D$_{0}$内殻遷移を開包する。
二重結合吸収スペクトルから抽出した候補線は、二重共鳴集団減少と逐次励起測定を用いて割り当てた。
観測された圧力は、$0.12(2)\,\mathrm{MHz/torr}$、および圧力シフト$0.145(4)\,\mathrm{MHz/torr}$、外部の摂動から守られた内殻4f$遷移を示す。
多体計算で$\sim\!
120\,\mathrm{ms}$ metastable lifetime (quality factor $\mathcal{Q}\sim 3\times 10^{14}$)、微細構造定数の変動に対する大きな感度係数、セシウムに匹敵する核スピン依存パリティ違反。
重要なことに、J=0\rightarrow J=0$選択規則は、核スピン非依存パリティ違反チャネルと、以前の重原子実験を複雑にするM1およびE2背景の両方の対称性によって抑制され、核異極子モーメントに一意にクリーンな窓が生じる。
サマリウムの安定な7/2$同位体の2つのスピンは、2つの同位体のパリティ-違反効果の比を測定することによって、原子構造の不確かさを大きくキャンセルする驚くべき機会となる。
これらの結果は、中性サマリウムを標準モデルを超えた内殻精密分光と物理実験の基盤として確立している。
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