用于精密光谱学和微中子质量测量的原子氚低温源

该研究团队提出了一种在亚开尔文温度下产生原子氚的低温源概念,其能量条件适合磁阱俘获。该技术基于脉冲射频放电产生的电子在1K以下解离固态分子氚膜(此方法近期已在原子氢实验中验证),结合缓冲气体冷却与磁约束手段。研究人员分析了限制源性能的关键过程——吸附、自旋交换和复合,并证明在磁阱入口处可实现每秒超过1e15个原子氚的流量,其动能达100mK。这种源将为原子氚的多普勒无扰动1S-2S双光子光谱提供条件,实现对氚核电荷半径的高精度测量,为束缚态量子电动力学建立关键基准,并提升轻核系统中电子、μ子与散射法测定核尺寸结果的比对精度。除光谱应用外,原子氚源可避免β衰变中分子终态展宽效应,是下一代中微子质量测量的必需设备;结合亚电子伏特分辨率量子传感器或回旋辐射发射光谱等探测技术,其灵敏度较当前KATRIN实验可提升一个数量级,达到低于反转阶次机制的水平。此外,该源还能产生低场寻态氘原子束用于磁阱加载,这既是氚原子俘获前的重要基准实验,也有助于精密光谱研究。

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提交arXiv: 2025-11-11 14:43

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