Двухфотонные переходы в атоме водорода С. Г. Каршенбойм Институт метрологии им. Д. И. Менделеева (ВНИИМ) - презентация

1 Двухфотонные переходы в атоме водорода С. Г. Каршенбойм Институт метрологии им. Д. И. Менделеева (ВНИИМ)

2 Двухфотонные переходы в астрофизике и лаборатории Интерес к двухфотонным переходам в асторофизике: прозрачность Вселенной при космологической рекомбинации. Интерес к двухфотонным переходам в лаборатории: отсутствие линейного эффекта Допплера; удвоение частоты; доступ к узким состояниям.

3 Космологическая рекомбинация: специфика атомной задачи Параметры атома водорода (линия Ly ) ширина линии: 2p ; СТР 1s: ~ 15 2p ; тонкая структура: 2p ~ 100 2p. Параметры водородного вещества Допплер-Максвелл 2p ~ 100 2p ; интересующая область: до p.

4 Космологическая рекомбинация: специфика атомной задачи Параметры атома водорода (линия Ly ) ширина линии: 2p ; СТР 1s: ~ 15 2p ; тонкая структура: 2p ~ 100 2p. Параметры водородного вещества Допплер-Максвелл 2p ~ 100 2p ; интересующая область: до p. В крыльях на расстоянии в несколько максвелловских ширин применимо нерелятивистское рассмотрение атома водорода.

5 Двухфотонный переход и функция Грина атомного электрона Сумма по состояниям Резонансный вклад Дифференциальная вероятность двухфотонного распада 3s и 3d:

6 Сумма по состояниям с мнимой частью Естественно написать: Это – хорошая интерполяция, но не более. Сумма по состояниям возникает из гамильтоновой задачи: Лоренцев контур – характерное феноменологическое описание резонанса.

7 Сумма по состояниям с мнимой частью: разные задачи Т.к. формула не имеет обоснования, то ее применимость необходимо проверять. Ассиметрия линии: ассиметрия линии успешно описывается. КЭД поправки к полной ширине «Регулярные» двухфотонные распады вносят поправку к интегральной ширине порядка Однако, ответ – неправильный.

8 Сумма по состояниям с мнимой частью: приложения Каскадная динамика Динамика взаимодействия света и вещества определяется резонансными переходами. Дальние крылья При определённых условиях, для фотонов из дальних крыльев резонансов (и из нерезонансных переходов) – Вселенная прозрачна.

9 Сумма по состояниям с мнимой частью: приложения Каскадная динамика Динамика взаимодействия света и вещества определяется резонансными переходами. Дальние крылья При определённых условиях, для фотонов из дальних крыльев резонансов (и из нерезонансных переходов) – Вселенная прозрачна. Т.е. работают асимптотики функции Грина: резонанс сумма без мнимой части.

10 Лабораторные исследования двухфотонных переходов В современной прецизионной спектроскопии не изучаются ни линии поглощения, ни линии излучения в обычном смысле. Изучаются: возбуждение состояний; детектирование. Специфика двухфотонных эксперимнтов Возбуждение из основого 1s-2s (MPQ) 1s-3s (?) или метастабильного состояния 2s-10d … (LKB) Другие лабюоратории: Yale, MIT, NPL

11 1s-2s и поиски изменений констант со временем Атомный пучёк при гелиевой температуре Детектирование: Ly в электрическом поле Отстройка по времени Новые схемы детектирования (ионизация третьим фотоном) Сравнение разных стандартов: поиск изменение констант со временем

12 1s-2s и сверхтонкое расщепление уровня 2s Точность настолько высока, что можно измерить СТР.

13 2s-10d и постоянная Ридберга Теория – сложная. Включает постоянную Ридберга и КЭД поправки. Необходимо 2 перехода, чтобы их разделить.

14 Постоянная Ридберга Ry The Rydberg constant Ry The Rydberg constant is important for a number of reasons. It is a basic atomic constant. Meantime that is the most accurately measured fundamental constant. The improvement of accuracy is nearly 4 orders in 30 years (83) m -1 [7.5 × ] (13) m -1 [1.2 × ] (83) m -1 [7.6 × ] (73) m -1 [6.6 × ] (73) m -1 [6.6 × ] Постоянная Ридберга важна по ряду причин. Это – важнейшая константа атомной физики. В то же время – это наиболее точно измеренная ФФК. Прогресс составил 4 порядка за 30 лет.