پژوهشگران یک گذار الکترونیکی سخت-قابل مشاهده در استرانسیوم را که شش دهه قبل پیش بینی شده بود، اندازه گیری کردند.

ساعتهای اتمی اپتیکی به وجود گذارهای الکترونیکی با پهنای خط باریک و دقیقا تعریف شده از اتم ها و یون ها وابسته هستند. در حال حاضر، دقیق ترین این ساعت ها از گذار استرانسیوم 87 از حالت پایه آن به حالت برانگیخته معروف به ³P₀ بهره می برد (Viewpoint: A Boost in Precision for Optical Atomic Clocks را ببینید). سال گذشته، سباستین بِلَت Sebastian Blatt در موسسه اپتیک کوانتومی ماکس پلانک در آلمان و همکارانش یک گذار مشابه در استرانسیوم 88 مشاهده کردند. اکنون همان گروه کنترل همدوس این گذار که شامل حالتهای پایه استرانسیوم 88 و برانگیخته ³P₂ می باشد را به نمایش گذاشته اند [1]. پژوهشگران می گویند علاوه بر استفاده بالقوه آن در ساعتهای اتمی، حالت برانگیخته ³P₂ استرانسیوم 88، در کامپیوترهای کوانتومی و شبیه سازی های کوانتومی و به عنوان یک معیار در محاسبات ساختار اتمی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

گذار حالت پایه به ³P₂ استرانسیوم 88 در دهه 1990 برای استفاده در یک ساعت اتمی اپتیکی مورد بررسی قرار گرفت. این گذار به دلیل طول عمر طولانی حالت ³P₂ امیدوار کننده بود. اما تلاش ها در این راستا موفقیت آمیز نبود. در این گذارِ به اصطلاح چهار قطبی مغناطیسی، الکترون در حال گذار، توسط یک میدان مغناطیسی به جای میدان الکتریکی برانگیخته می شود که گذار را با مشکل مواجه می کند. پیش بینی ها همچنین نشان می دهد که اتمها در حالت ³P₂ به ویژه به اثرات محیطی از قبیل میدان های مغناطیسی خارجی حساس هستند و آنها می توانند با برخورد غیرکشسان با یکدیگر به حالتهای دیگر انتقال یابند.

بلت و همکارانش با توسعه یک تله شبکه نوری "جادویی" که به حالت حساس نیست، بر این مشکلات غلبه کردند. عدم حساسیت حالت به این معنی است که تله، اتمها را در حالتهای پایه و ³P₂ به طور مساوی محدود می کند. به نظر می رسد که این برابری محدودیت به محافظت از آشفتگی محیطی و جلوگیری از برخوردها منجر شود.

1. V. Klüsener et al., “Long-lived coherence on a µHz scale optical magnetic quadrupole transition,” Phys. Rev. Lett. 132, 253201 (2024).

منبع:

Elusive Clock Transition in Strontium Revealed