Как атомы иттербия ищут новые силы природы ⚡ экспресс
Выполнена прецизионная спектроскопия часового перехода $$^1S_0 \leftrightarrow ^3P_2$$ в нейтральном иттербии. Обнаружение магической длины волны 905,4(2) нм позволило зарегистрировать спектр шириной менее 100 Гц. Поочередная работа стандарта частоты на разных изотопах дала изотопические сдвиги для четырех пар бозонных изотопов с погрешностью на уровне герц. В сочетании с данными по четырем другим сверхузким переходам в Yb и Yb$$^+$$ построен график Кинга. Существенно, что новые значения сдвигов исключают объяснение наблюдаемой нелинейности трехмерного графика Кинга исключительно за счет новых физических взаимодействий — ранее для такого вывода требовались дополнительные ограничения из экспериментов по рассеянию нейтронов и измерению (g-2)$$_e$$. Полученные результаты создают основу для эффективного применения прецизионных изотопических сдвигов в анализе Кинга и стимулируют дальнейшие измерения в иттербии и других элементах.
У каждого атома есть свой «голос» — частота испускаемого им света. У изотопов — атомов с разным числом нейтронов — голоса чуть-чуть различаются. Это как у хора: если вы точно знаете партитуру, малейшая фальшь выдаёт внешнее вмешательство. График Кинга — способ сравнить, насколько стройно поют две ноты разных изотопов. Такой анализ — мощный спектроскопический тест за рамки Стандартной модели, способный уловить даже частицы тёмной материи.
Работая с иттербием, физики нашли «магическую» длину волны, которая работает как идеальный микрофон: не добавляет шумов и позволяет расслышать тончайшие детали. Измерив четыре пары изотопов, они построили трёхмерный график Кинга. Искривление, которое раньше считали намёком на новую физику, оказалось следствием неточных справочных данных о ядрах. Точность измерений оказалась столь высокой, что если бы на таком принципе работал GPS, он определял бы координаты с ошибкой в доли миллиметра. Новая сила не найдена, но метод очищен — теперь это сверхнадёжный детектор неизведанного.
🎯 Частота атомных переходов в иттербии измерена с точностью до 18-го знака после запятой. Если бы GPS использовал такие часы, он определял бы положение с точностью до миллиметров.