镝元素紫外基态跃迁的二维光谱测量

镧系元素因其开壳层电子结构和巨大磁矩特性,具备丰富的能级跃迁谱系,特别适用于激光冷却、原子囚禁和相干调控。然而迄今为止,在偶极原子实验中很少利用400纳米以下的紫外(UV)跃迁。本研究系统探究了镝原子的多条紫外基态跃迁通道,发现其中若干紫外激发态向亚稳态第一激发态(具有超长寿命)的衰变强度,可与偶极原子中最常用的最强跃迁通道相媲美。通过采用二维 shelving 光谱技术——该技术显著提升探测灵敏度并能直接测定超精细同位素结构及激发态总角动量J——研究人员精确测量了同位素位移、超精细系数,并构建King图解析其电子本质特性。这些普遍存在于其他磁性原子的紫外跃迁特性认知,对光学布居第一激发态至关重要,其应用前景包括:构建光学原子钟、实现量子气体显微镜中的高分辨成像,以及通过增强的Schiff矩探测镧系原子核以探索标准模型之外的物理现象。
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提交arXiv: 2026-04-08 16:44

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