Präzisions-Spektroskopie an hoch-angeregten Zuständen in atomarem Wasserstoff

• Antragsteller: Professor Dr. Theodor W. Hänsch
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 246768663

Ziel des deutsch-russischen Gemeinschaftsprojektes ist eine genaue Bestimmung der optischen Übergangsfrequenzen 2S-4P, 2S-6P und 2S-9P in atomarem Wasserstoff. In Kombination mit der sehr genau bestimmten Fequenz des 1S-2S Übergangs in atomarem Wasserstoff kann aus diesen Messungen ein genauer Wert für die Rydberg-Konstante und den Proton-Ladungsradius bestimmt werden. Diese sind aufgrund der bestehenden Diskrepanz zwischen Experimenten in myonischem und elektronischem Wasserstoff von besonderer Bedeutung. Eine Lösung des sogenannten (proton size puzzle) kann zu einer genaueren Bestimmung der Rydberg-Konstanten führen. Der Bau von ultra-stabilen Lasersystem für die Anregung der elektrischen Dipol-Übergänge 2S-4P, 2S-6P und 2S-9P ist geplant. Mit Hilfe dieser Lasersysteme sollen die Übergangsfrequenzen mit Unsicherheiten von weniger als 3kHz bestimmt werden (spektrale Auflösung von 1E12). Um die geplanten Unsicherheiten, die 1E-4 der natürlichen Linienbreite entsprechen, zu erreichen, sind außerdem ausführliche Studien über die Anregungs-Mechanismen und die beteiligten systematischen Effekte (Doppler Effekt, optisches Pumpen, Stark Effekt und andere) geplant. Neben der Messung von Absolut-Frequenzen verschiedener Übergänge (2S1/2-4P1/2, 3/2, 2S1/2-6P1/2,3/2, 2S1/2-9P1/2, 3/2), ist eine tiefgehende theoretische Analyse der Linienform und der Beiträge verschiedene systematischer Effekte geplant.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research