Открытие новых уровней энергии в атомных сверхтонких структурах
С конца 1960-х годов лаборатория Эме Коттона (LAC) в Орсе, Франция, достигла значительного прогресса в классификации сложных атомных спектров. Эти достижения были обусловлены как развитием спектроскопии с преобразованием Фурье, так и новыми теоретическими интерпретациями атомных спектров. В исследовании, опубликованном в The European Physical Journal D, Софи Крёгер из Берлинского университета технологий и экономики провела подробный анализ инфракрасного (ИК) спектра протактиния, выявив 20 новых энергетических уровней, которые ранее не поддавались обнаружению с помощью более ранних методов, используемых LAC. Исследование демонстрирует важный прогресс в точности измерений атомного спектра, что вскоре может дать более глубокое понимание атомных структур и взаимодействий.
Профили интенсивности в спектрах Pa FT около 6 130 см⁻¹ (фрагмент из бумажной диаграммы длиной 400 м, где в оригинале 10 см представляют 2 см⁻¹). Наложенные профили представляют записи с двумя различными условиями возбуждения
ИК-спектры показывают длины волн, поглощаемых атомными образцами при их взаимодействии с инфракрасным светом. Эти спектры могут предоставить подробную информацию о сверхтонких структурах: крошечных изменениях в уровнях атомной энергии, которые возникают в результате сложных электромагнитных взаимодействий между атомными ядрами и окружающими облаками вращающихся электронов, которые проявляются в виде отдельных пиков в ИК- спектрах.
В своем исследовании Крёгер сосредоточилась на ИК-спектре протактиния, который демонстрирует особенно сложное сверхтонкое расщепление. Для повышения точности предыдущих измерений LAC она использовала передовой математический подход к спектроскопии с преобразованием Фурье. Эта техника преобразует изменения ИК-сигнала в спектр, показывающий, как сигнал изменяется на разных частотах, что позволяет проводить высокоточный анализ спектральных линий.
Сравнивая экспериментальные данные пиковых длин волн сверхтонкого спектра с теоретическими моделями, Крёгер смогла идентифицировать 20 новых энергетических уровней в сверхтонкой структуре протактиния. Расширяя этот подход, она теперь надеется обнаружить еще более тонкие энергетические уровни в будущих исследованиях. В целом, исследование подчеркивает значительные успехи, достигнутые в атомной спектроскопии, и может проложить путь для новых захватывающих открытий в атомной и молекулярной физике.
