Uzyskane na drodze eksperymentalnej informacje na temat podstawowych właściwości poziomów elektronowych takich jak: energia, liczba kwantowa J, stałe struktury nadsubtelnej, czasy życia itp. stanowią podstawę badania oddziaływań w atomie złożonym. Ponadto informacje te mają zastosowanie praktyczne w analizie widmowej, przy budowie źródeł światła, chłodzeniu laserowym, stabilizacji laserów, testowaniu stabilności stałej struktury subtelnej i eksperymentach z zakresu optyki kwantowej. Dostępne w literaturze informacje na temat poziomów elektronowych lantanowców są bardzo fragmentaryczne z uwagi na specyficzne właściwości tych pierwiastków powodujące, że widma lantanowców są bardzo gęste.W ramach seminarium przedstawiona zostanie metodyka i wyniki badań poziomów elektronowych wybranych lantanowców uzyskane metodami spektroskopii laserowej wysokiej rozdzielczości (zarówno z poszerzeniem Dopplera jak i bezdopplerowskiej) z wykorzystaniem wyładowania w katodzie wnękowej jako źródła atomów i jonów i stabilizowanych laserów o różnych zakresach widmowych. W wyniku badań zmierzono stałe struktury nadsubtelnej dla kilkuset poziomów elektronowych o znanej wartości energii (ale nieznanych stałych struktury nadsubtelnej) oraz kilkuset poziomów nowych, to znaczy nie figurujących w aktualnych tablicach, dla których po raz pierwszy wyznaczono wartość energii. Na podstawie wyników pomiarów, przez porównanie ich z wartościami mierzalnych parametrów przewidywanymi semiempirycznie, uzyskano funkcje falowe sprzężenia pośredniego dla badanych poziomów. Uzupełnienie wyników eksperymentalnych umożliwiło obliczenie całek radialnych struktury subtelnej i nadsubtelnej w znacznie rozszerzonej bazie konfiguracji oraz przewidywanie wyników pomiarów dla pozostałych, niebadanych dotychczas eksperymentalnie poziomów. W komentarzu do części doświadczalnej omówione zostaną trudności w identyfikacji poziomów elektronowych lantanowców na podstawie linii widmowych oraz zastosowane sposoby ich przezwyciężenia, natomiast w komentarzu do obliczeń semiempirycznych, rola przesunięć izotopowych w procedurze przypisywania poziomów do konfiguracji. Przedstawione zostaną również podstawowe konsekwencje wynikające z uzyskanych wyników badań dla przykładowych aplikacji lantanowców

Sali Seminaryjna Doświadczalna, Hoża 69 at 09:15

Dr. Cody Leary (University of Warsaw)

Spin and Orbital Rotation of Electrons and Photons via

When an electron or photon propagates in a cylindrically symmetricwaveguide, its spin angular momentum (SAM) and its orbital angularmomentum (OAM) interact. Remarkably, we find that the dynamics resultingfrom this spin-orbit interaction are quantitatively described by a singleexpression applying to both electrons and photons. This leads to theprediction of several rotational effects: the spatial or time evolution ofeither particle's spin/polarization vector is controlled by the sign ofits OAM quantum number, or conversely, its spatial wave function iscontrolled by its SAM. We show that the common origin of these effects inelectrons and photons is a universal geometric phase, which implies thatthey occur for any particle with spin and thereby exist independently ofwhether or not the particle has mass, charge, or magnetic moment. Wedescribe current experimental progress towards characterizing thesephenomena for photons propagating in optical fibers, and demonstrate howthey can be used to reversibly transfer entanglement between the SAM andOAM degrees of freedom of two-particle states.

Sali Seminaryjna Doświadczalna, Hoża 69 at 09:15

Dr Madalin Guta (University of Nottingham)

System Identification for quantum Markov chains

Quantum Markov processes are quantum dynamical systems with a large range of applications in quantum optics and cavity QED. The paradigmatic example is that of an atom maser, in which atoms pass successively through an optical cavity, interact with the cavity field, such that the outgoing atoms carry information about the interaction. We consider the problem of system identification for quantum Markov chains in the asymptotic set- up where the experimentalist has access to the output of the Markov chain and the number of `atoms' is large. In the special case of a one parameter model, we derive two local asymptotic normality results, the first with respect to the quantum state of the output, the second with respect to the statistics of averages of simple measurement performed on the output. In particular we provide simple estimators whose Fisher information can be optimized over different choices of measured observables. These results can be extended to multiple parameter estimation and continuous time dynamics, opening up a new area of research in quantum statistics with direct relevance for quantum engineering.

Sali Seminaryjna Doświadczalna, Hoża 69 at 09:15

Dr Carsten Mueller (Max-Planck-Institut fuer Kernphysik, Heidelberg, Germany)

High-energy processes in very strong laser fields

The interaction of electrons and atoms with high-intensity laser fieldsmay give rise to highly energetic processes. In the talk, we first givea brief account of the history of strong-field laser physics and thendiscuss some recent theoretical studies on laser-induced phenomena inthe relativistic domain. Those comprise the generation of hard x-raysfrom laser-irradiated ions and quantum electrodynamic processes such asnonlinear Compton scattering and electron-positron pair creation.Finally, the acceleration of particles by intense lasers will beaddressed in view of applications in high-energy physics and medicine.

Page 3 of 3