Une technique qui détecte une nouvelle physique en analysant les déplacements isotopiques dans les spectres atomiques.La spectroscopie par diagramme de King est une technique de précision qui compare les fréquences des transitions atomiques entre différents isotopes afin de rechercher des écarts par rapport à la physique standard. Lorsque le noyau d'un atome change (par ajout ou retrait de neutrons), les niveaux d'énergie des électrons se déplacent légèrement—un effet appelé déplacement isotopique. En traçant ces déplacements pour deux transitions différentes l'un contre l'autre, on obtient une ligne presque droite (le diagramme de King). Toute non-linéarité infime dans ce diagramme peut signaler une nouvelle physique, telle qu'une nouvelle force médiée par une particule hypothétique ou une variation des constantes fondamentales.
La technique a été introduite par W. H. King en 1963 comme moyen de séparer les contributions de masse et de volume dans les déplacements isotopiques. Son utilisation comme sonde de nouvelle physique a gagné en importance dans les années 2010 grâce à des mesures ultra-précises dans l'ytterbium et d'autres éléments.
La méthode repose sur la mesure précise des déplacements isotopiques pour au moins deux transitions dans un atome, généralement par spectroscopie laser. Pour chaque isotope, le déplacement est enregistré, et les données sont tracées avec le déplacement d'une transition sur l'axe des abscisses et celui de l'autre sur l'axe des ordonnées. Dans le modèle standard, la relation est linéaire car les déplacements sont dominés par deux propriétés nucléaires (masse et rayon de charge). Un écart à la linéarité—au-delà des effets nucléaires connus—indique une contribution supplémentaire, provenant éventuellement d'un nouveau boson se couplant aux électrons et aux neutrons.
Principalement un outil de recherche en physique fondamentale, utilisé pour tester le modèle standard et rechercher des candidats à la matière noire ou de nouvelles forces.
La spectroscopie par diagramme de King est si sensible qu'elle peut détecter une particule hypothétique même si elle interagit avec la matière un milliard de fois plus faiblement que l'électron.
