Atomic state interference with fast hydrogen-like helium

摘要

We study the stationary interference of the 2S_1/2 or 2P_1/2 states due to the passage of metastable hydrogen-like helium ions 4He+ through static electric fields. The basic theory of atomic state interference is presented and experimental conditions allowing observation of the interference pattern with a beam of 4He+ ions are analyzed. We show that optimal conditions are within the reach of modern day experimental techniques. We present theoretical interference curves for two types of atomic interferometers and discuss in detail approaches for the precise measurement of the Lamb shift _n=2 = 2S_1/2 – 2P_1/2 in 4He+. PACS Nos.: 31.30.Jv, 32.70.Fw, 39.10.+j, 39.20.+qNous étudions l'interférence stationnaire des états 2S_1/2 ou 2P_1/2 due au passage d'ion métastables d'hélium de type hydrogène, 4He+, à travers un champ électrique statique. Nous présentons la théorie de base de l'interférence entre états atomiques et analysons les conditions expérimentales qui permettent d'observer le patron d'interférence avec un faisceau de 4He+. Nous montrons que les conditions optimales sont à la portée des techniques expérimentales d'aujourd'hui. Nous présentons des courbes d'interférence pour deux types d'interféromètres atomiques et discutons en détail la mesure précise du déplacement de Lamb _n=2 = 2S_1/2 – 2P_1/2 dans 4He+. [Traduit par la rédaction]