Ученые открыли неизвестные атомные переходы в самарии с помощью новой спектроскопии

Схема экспериментальной установки: M - зеркало; BS - светоделитель; BD - поглотитель луча; DG - дифракционная решетка. Автор: Physical Review Applied (2025). DOI: 10.1103/7ktx-4h8m

Исследователи из Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце и Института Гельмгольца разработали новый метод изучения внутренней структуры атомов и обнаружили ранее неизвестные атомные переходы в самарии — редкоземельном элементе. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Applied.

Спектроскопия — один из наиболее широко используемых методов изучения структуры атомов. Метод основан на принципе, что электроны поглощают или излучают энергию при переходе между энергетическими уровнями в атоме.

Для преодоления технических ограничений традиционной спектроскопии исследователи применили и усовершенствовали метод двухгребенчатой спектроскопии (DCS), позволяющий измерять атомные спектры в широком диапазоне электромагнитных частот с высоким разрешением и чувствительностью.

Ячейка с самарием при высокой температуре (~1040°C) во время эксперимента. Автор: Размик Арамян

Для обнаружения слабых сигналов с высокой точностью группа также использовала несколько фотодетекторов для улучшения соотношения сигнал/шум. Это сочетание позволило четко считывать экспериментальные данные и определять различные длины волн спектра.

«Мы обнаружили несколько ранее не описанных линий поглощения самария. Это иллюстрирует потенциал нашего метода для раскрытия ранее неизвестных атомных свойств», — заключает Размик Арамян, ведущий автор исследования.

Это первый шаг к реализации международного проекта «Спектроскопия 2.0», который ставит своей целью разработать «массово-параллельный спектроскопический инструмент» для одновременного выполнения большого количества спектроскопических измерений.