LAMB SHIFT STUDIES IN Cl¹⁶⁺

Résumé
Les études expérimentales du déplacement Lamb dans les ions hydrogénoides ont encore de l'intérêt et de l'importance pour le sondage des effets électrodynamiques quantiques (QED) dans le régime de haut champ. Des expériences sur la mesure du déplacement Lamb dans Cl¹⁶⁺ sont en cours au laboratoire de l'accélérateur Tandem double MP à Brookhaven. Les ions métastables 2s_1/2 sont produits par capture électronique dans les feuilles de carbone minces (5µgm/cm²) à l'aide d'un faisceau d'ions Cl¹⁷⁺ formé par stripping d'un faisceau de Cl¹⁴⁺ à 190 MeV sortant de l'accélérateur. Le contrôle de la population métastable est effectué par l'observation de la désintégration spontanée 2E1 et M1 à l'aide d'un spectromètre Si(Li) à rayons X. On trouve que la durée de vie de l'état est 4,92 ± 0,04 ns en accord avec les calculs. Un système laser au CO₂ Q-commuté unique, se composant d'un étage d'oscillateur avec une grille intracavité et un amplificateur de haute puissance produit une puissance de rayonnement de 3 kW dans l'1R avec un cycle de débit de 10%. L'angle rayon laser-faisceau d'ions est de 20° de façon à ce que l'ion puisse accorder les fréquences par effet Doppler autour de la valeur prévue 1064,95 cm^-1. La résonance est détectée par l'augmentation du taux de comptage sur Lyman α de Cl¹⁶⁺, dans deux compteurs Ge intrinsèques de 300mm² x 7mm.

Abstract
Experimental studies of the Lamb Shift (2s_1/2-2P_1/2 energy splitting) in hydrogenic ions continue to be of interest and importance in probing quantum electrodynamic (QED) effects in the high field regime. Experiments are in progress at the double MP Tandem accelerator laboratory, Brookhaven National Laboratory, to measure the Lamb Shift in Cl¹⁶⁺. Metastable 2s_1/2 state ions are produced by electron pickup in thin (5µgm/cm²) carbon foils by a beam of 17+ Cl ions formed via stripping the 14+ Cl beam at 190 MeV emergent from the accelerator. The metastable population is monitored by observing the spontaneous 2E1 and M1 decay using a Si(Li) x-ray spectrometer. The lifetime of the 2s_1/2 state is found to be 4.92ns (±.04) in agreement with calculations. A unique Q-switched CO₂ laser system consisting of an oscillator stage with intracavity grating and a high power amplifier produces 3kW IR radiation at a 10% duty cycle. The laser beam intersects the relativistic particle beam at an angle of 20° such that the Doppler shifted fixed frequencies of the CO₂ laser can be discretely tuned about the expected Lamb Shift, 1064.95 cm_-1. The resonance condition is determined by an enhanced count rate at 2.96keV, the Cl¹⁶⁺ Lyman α transition, in two 300mm² x 7mm intrinsic Ge counters.