Präzisions-Ein-Photonen-Spektroskopie an 2S-nP Zuständen in atomarem Wasserstoff

• Antragsteller: Professor Dr. Theodor W. Hänsch
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 319911867

Ziel der russisch-deutschen Kollaboration ist die Vermessung der Übergänge 2S-6P und 2S-9P in atomarem Wasserstoff mit einer Unsicherheit von 1 kHz. Dieses Projekt wird unsere vorherige Forschungsarbeit fortsetzen, in der neue experimentelle Methoden entwickelt und der 2S-4P Übergang mit einer Unsicherheit von 2 kHz vermessen wurde. Eine Reihe neuer Methoden werden für die Übergänge 2S-6P und 2S-9P entwickelt werden, um die Unsicherheiten aufgrund des Doppler-Effekts, Quanteninterferenz und DC Stark-Verschiebung weiter zu reduzieren, welche zu den wichtigsten systematischen Effekten in der Vermessung des 2S-4P Übergangs zählen. Daüber hinaus bietet die Spektroskopie des 2S-6P Übergangs an einem kalten Strahl von metastabilen Atomen das Potential, diese Effekte unter Zuhilfenahme der kleineren natürlichen Linenbreite weiter zu reduzieren. Die Spektroskopie des 2S-9P Übergangs wird außerdem für eine sensitive Vermessung von elektrischen Streufeldern in der Interaktionsregion genutzt werden und vervollständigt unseren Satz von Präsisionsmessungen an Ein-Photonen-Übergängen im atomarem Wasserstoff. Die Ergebnisse dieses Projektes werden für die Lösung des "Proton Size Puzzle" entscheidend sein und schlussendlich einen der genauesten Tests der Quantenelektrodynamik darstellen. Zusammen mit Experimenten in myonischem Wasserstoff und der Vermessung des 1S-2S Überganges in Wasserstoff werden diese Messungen zu einem verbesserten und konsistenten Wert für die Rydberg Konstante in der nächsten globalen Anpassung von Fundamentalkonstanten durch CODATA führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Ksenia Khabarova; Nikolai Kolachevsky, Ph.D.; Ilya Semerikov; Ilya Zalivako