Measurement of the tune-out wavelength for Cs133 at 880 nm

Abstract

We perform a measurement of the tune-out wavelength, λ 0 , between the D 1 , 6 2 S 1/2 → 6 2 P 1/2 , and D 2 , 6 2 S 1/2 → 6 2 P 3/2 , transitions for 133 Cs in the ground hyperfine state (F = 3, m F = +3). At λ 0 , the frequencydependent scalar polarizability is zero leading to a zero scalar ac Stark shift. We measure the polarizability as a function of wavelength using Kapitza-Dirac scattering of a 133 Cs Bose-Einstein condensate in a one-dimensional optical lattice, and determine the tune-out wavelength to be λ 0 = 880.21790( 40) stat (8) sys nm. From this measurement we determine the ratio of reduced matrix elements to be 1.9808(2). This represents an improvement of a factor of 10 over previous results derived from excited-state lifetime measurements. We use the present measurement as a benchmark test of high-precision theory.

Tune-out wavelengths of Rydberg atoms

“…44 SP → 跃迁矩阵元的比 [2] 。2013 年， Tang 等人(澳大利亚 Charles Darwin 大学，中国科学院精密测量科学与技术创新 研究院，原"中国科学院武汉物理与数学研究所") 理论计算了基态氦原子的 tune-out 波长，文中提出利用 tune-out 波长研究非相对论量子电动力学(QED) [12] 。 2015 年，澳大利亚国立大学 Baldwin 课题组首次实验实现氦原子的 tune-out 波长 测量，实验测量精度为 413.0938(9)(20)，与相应理论计算精度 413.02(9) nm 符合 3 [13] 。2015 年，美国 Delaware 大学 Safronova 和 Virginia 大学 Leonard 等人实验测 量得到 87 Rb 原子基态超精细能级的 tune-out 波长为 790.032388 (32) 55 SP → 约化矩阵元平方比 [3][14] 。2016 年，Tang 和 Zhang 课题组(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，原 "中国科学院武汉物理与数学研究所" )理论研究了考虑相对论和有限核质量修 正的氦原子 tune-out 波长 [15] 。2016 年，德国 Kaiserslautern 大学的 Schmidt 等人测…”