反陽子ヘリウム原子の高励起状態の探索

寻找反质子氦原子的高激发态

• 批准号: 03J11020
• 负责人: 山口 英斉
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J11020/
• 关键词: エキゾティック原子; 反陽子; レーザー分光

ジュネーブのCERN研究所内にある、反陽子減速施設(AD)において、当初の計画通り、反陽子ヘリウム原子(pbar-He^+)の高励起状態に関するレーザー分光実験を行った。反陽子ヘリウム原子は、AD施設からの低速な(運動エネルギー=5.3MeV)反陽子ビームを、低温なヘリウム気体中に静止させる事によって生成される、3体のエキゾティック原子である。標的としてヘリウム原子の同位体、^3Heと^4Heを使うことで、2種の反陽子ヘリウム原子同位体を作ることが可能である。今回の実験においては、波長が赤外線領域にあるレーザーを使用することにより、高い励起状態(主量子数n>40)に関する知見を得ることが目的であった。反陽子ヘリウム原子に対し、750nmより波長の長いレーザーを使用するのは、今回が初めての試みであったが、760nm付近の波長に関しては、特殊な装置を用いることなく、色素によって実験の遂行に十分なレーザー光を生み出せることを実証した。そして、過去の実験によって確立されたレーザー分光の手法により、pbar-^4He^+の(n,1)=(41,36)→(40,35),そしてpbar-^3He^+の(41,36)→(39,34)という、これまで観測されたことの無かった2つの高励起準位からの遷移を、新たに観測する事に成功した。観測されるシグナルが非常に弱かったため、遷移波長や寿命の精密決定には至らなかった。しかし、遷移波長はそれぞれ758.0nm,759.8nm付近であり、また、シグナルが弱いことから、これらの準位のポピュレーションは、近傍の準位と比較すると1桁程度小さいようであることが判明した。これが、高励起準位が過去に発見されなかった最大の要因であると考えられる。更に、準位の寿命は、ヘリウム気体標的の密度に依存して変化するようである事も分かった。

按照原计划，我们在日内瓦欧洲核子研究中心实验室的反质子减速设施（AD）对反质子氦原子（pbar-He^+）的高激发态进行了激光光谱实验。反质子氦原子是由 AD 设施发出的缓慢（动能 = 5.3 MeV）反质子束保持在冷氦气中静止而产生的三种奇异原子。通过使用氦原子同位素^3He和^4He作为目标，可以产生两种反质子氦原子同位素。本实验的目的是通过使用波长在红外区的激光来获得关于高激发态（主量子数n>40）的知识。这是首次尝试在反质子氦原子上使用波长超过750 nm的激光，但对于760 nm左右的波长，可以使用染料进行实验，而无需使用特殊设备，结果表明可以产生足够的激光。 。然后，使用过去实验建立的激光光谱方法，对于 pbar-^4He^+ 和 (41 ,36)→(39,34)，(n,1)=(41,36)→(40,35)，从两个高度兴奋的水平发生的新转变是以前从未观察到的。观察到的信号非常弱，以至于无法精确确定跃迁波长或寿命。然而，跃迁波长分别在 758.0 nm 和 759.8 nm 附近，信号较弱，表明这些能级的数量大约比相邻能级小一个数量级。这被认为是过去没有发现高激发能级的最大原因。此外，还发现水平仪的寿命似乎根据氦气靶的密度而变化。