Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm

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Q: Quantenoptik

Q 26: Poster: Laserspektroskopie

Q 26.2: Poster

Dienstag, 16. März 1999, 16:30–18:30, PH

Eine präzise Messung der He⁺ 2S−3S Lamb-Verschiebung — •F. Lison, S. A. Burrows, E. A. Hinds und M. G. Boshier — SCOAP, University of Sussex, Brighton, UK

Derzeit besteht eine Differenz von 11 Standardabweichungen zwischen der gemessenen 2S−2P Lamb-Verschiebung in einfach ionisiertem wasserstoffähnlichen Helium [1] und dem mittels Quantenelektrodynamik (QED) berechneten Wert. Messungen der Lamb-Verschiebung in atomarem Wasserstoff besitzen eine höhere Präzision, sind aber aufgrund der Unsicherheit im Protonen-Ladungsradius nicht empfindlich auf die QED-Terme, die diese Abweichung begründen. Die Messungen in wasserstoff-ähnlichen Systemen mit Z>2 besitzen keine hinreichende Genauigkeit, um das Problem anzugehen [1]. Wir bauen daher ein neues Experiment auf, um den He⁺(2S−3S)-Übergang mit kalibrierten Referenzlinien im Jodspektrum bei 656 nm zu vergleichen. He⁺-Ionen im metastabilen 2S-Zustand (Lebensdauer 1,9 ms) werden in einem langsamen Ionenstrahl erzeugt und dopplerfrei auf einem 2-Photonenübergang bei 328 nm angeregt. Als schmalbandige kontinuierliche Lichtquelle dient ein Farbstofflaser, der mittels BBO in einem externen Resonator frequenzverdoppelt wird. Die Ausgangsleistung von 40 mW bei 328 nm wird in einen zweiten Resonator, der die Wechselwirkungszone umgibt, resonant überhöht.

Um festzustellen, ob in der Tat eine Abweichung von 1,6 MHz zur Theorie besteht, ist es ausreichend, das Linienzentrum des 2S−3S-Übergangs auf lediglich 10% der natürlichen Breite zu bestimmen.

[1] A. van Wijngaarden, J. Kwela, und G. W. F. Drake, Phys. Rev. A 43, 3325 (1991)

[2] M. G. Boshier in Atomic Physics 15, ed. H. B. van Linden van den Heuvell, J. T. Walraven, und M. W. Reynolds, World Scientific (1997)