Inicjatywa Doskonałości - Uczelnia Badawcza
Kontakt ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń
tel.: +48 56 611-43-02
fax: +48 56 611-45-26
e-mail: wydzial@chem.umk.pl

Nowe wartości defektów kwantowych i energii jonizacji dla atomu cezu

Zdjęcie ilustracyjne

W czasopiśmie Physical Review Letters (IF: 8,1; Q1; 200 pkt), wydawanym przez American Physical Society, ukazał się artykuł Ultraprecise determination of Cs(nS1/2) and Cs(nDJ) quantum defects for sensing and computing: Evaluation of core contributions, którego współautorem jest dr hab. inż. Mariusz Pawlak, prof UMK (pracownik Katedry Chemii Kwantowej i Spektroskopii Atomowej, a także członek priorytetowego zespołu badawczego TASQ oraz Uniwersyteckiego Centrum Doskonałości "Astrofizyka i Astrochemia"). Praca powstała we współpracy z kanadyjskimi doświadczalnikami z Quantum Valley Ideas Laboratories i National Research Council Canada oraz amerykańskim teoretykiem z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Znajomość własności struktury atomowej cezu jest niezwykle istotna w wielu obszarach badawczych związanych z symulacjami kwantowymi, czujnikami częstotliwości radiowej opartymi na atomach, zegarami atomowymi, czy formowaniem dalekozasięgowych cząsteczek. Cez to stabilny układ kwantowy, który chętnie jest wykorzystywany w zaawansowanych technologiach. W doświadczeniu, opisanym w publikacji, uwięziono atomy cezu w pułapce magnetooptycznej i schłodzono do ekstremalnie niskiej temperatury (poniżej 10 mikrokelwinów). Za pomocą dwóch laserów o różnej długości fali wzbudzono atomy do stanów rydbergowskich o głównej liczbie kwantowej n > 20, sięgającej aż n = 90, dla trzech serii widmowych. Dzięki przeprowadzonym bardzo precyzyjnym pomiarom spektroskopowym przejść elektronowych i szerokości rozszczepienia struktury subtelnej stanów rydbergowskich badanego atomu wyznaczono najdokładniejsze wartości defektów kwantowych. Ponadto wyznaczono nową wartość energii jonizacji z niepewnością o rząd wielkości mniejszą od niepewności dotychczas uznawanej za najniższą. Otrzymana energia jonizacji dla Cs to 31406.46775148(14) centymetrów odwrotnych. Uzyskane wyniki pomiarów pozwalają na skonstruowanie nowego potencjału modelowego i wyznaczenie dokładnych funkcji falowych dla stanów wysoko wzbudzonych atomu cezu, które na poziomie kwantowej teorii układów wieloelektronowych są obecnie obliczeniowo nieosiągalne.

pozostałe wiadomości