Возбуждение Ридберговских Атомов Таллия В Электрическом Поле

Abstract

Поступила в редакцию 05.05.2017 г. Исследован спектр возбуждения ридберговских состояний атомов таллия с использованием коллимирован-ного атомного пучка в двухступенчатой изотопически селективной лазерной схеме 6 2 P 1/2 → 6 2 D 3/2 → Tl * * в присутствии электрического поля с напряженностью до 1.5 kV/cm вблизи уровня 16F 5/2 . Экспери-ментально изучены индуцированные внешним электрическим полем дипольно запрещенные оптические переходы 6D 3/2 → 18D 3/2 и 6D 3/2 → 16G 7/2 . Получены значения для скалярных поляризуемостей (в ед. сm ВведениеКоличественные измерения энергетических сдвигов в атомах, вызванных присутствием внешнего электри-ческого поля, являются необходимым при проверке точности теоретических методов, направленных на рас-чет атомных волновых функций в многоэлектронных атомных системах. Эти расчеты особенно актуальны для атома таллия, принадлежащего III группе периодической системы. Таллий является важной тест-системой для проверки нарушения дискретной симметрии [1]. Резуль-таты для таллия могут быть применены и к другим трехвалентным атомам, таким как алюминий, галлий и индий. Исследования эффекта Штарка представляют большой интерес из-за его применения в разработке но-вого поколения оптических атомных часов, оптических систем охлаждения, изучении дальнодействующих сил между атомными частицами и т. д. [2]. Эти исследования могут предоставить информацию об электрическом ди-польном моменте электронов [3] и несохранении четно-сти в атомах [4]. Теоретические расчеты электрических дипольных поляризуемостей для некоторых атомов до-стигли значительного развития за последние годы [5].Особую группу составляют исследования с ридбергов-скими атомами, поскольку в этом случае значение поля-ризуемости атомов в электрическом поле растет пропор-ционально седьмой степени номера главного квантового числа. Точные экспериментальные данные для силь-но возбужденных состояний обеспечивают дальнейшую проверку теоретических расчетов. Большое количество экспериментов по штарковской спектроскопии проведе-но для щелочных и щелочно-земельных атомов [6]. Одна-ко значительно реже сообщается об экспериментальных результатах для поляризуемости сложных атомов. Это связано с трудностями экспериментальной реализации спектроскопии высокого разрешения высоковозбужден-ных состояний.Атом таллия является одним из самых тяжелых эле-ментов III группы, имеющим два стабильных изотопа 203 Tl и 205 Tl, с относительным содержанием в природной смеси соответственно 29.5 и 70.5% со спином 1/2. С теоретической точки зрения атом таллия имеет простую электронную структуру с одним валентным p-электроном вне замкнутых оболочек, спектры кото-рого структурированы как у водородоподобных атомов. Однако простая структура типа ns 2 nl в Tl возмущается существованием более сложных конфигураций, таких как nsnp 2 . Взаимодействие этих двух конфигураций обладает сильным влиянием на различные атомные параметры (интервалы тонкой структуры, силы осцил-ляторов электрических дипольных переходов и др.). В результате сложного строения ядра квантовые дефек-ты энергетич...