Collinear Laser Spectroscopy of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math> Transitions in Helium-like <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow><mml:mprescripts/><mml:none/><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
Phillip Imgram, Kristian König, Bernhard Maaß, Patrick Müller, W. Nörtershäuser
Abstract
Transition frequencies and fine-structure splittings of the 2 ^{3}S_{1}→2 ^{3}P_{J} transitions in helium-like ^{12}C^{4+} were measured by collinear laser spectroscopy on a 1-ppb level. Accuracy is increased by more than 3 orders of magnitude with respect to previous measurements, enabling tests of recent nonrelativistic (NR) QED calculations including terms up to mα^{7}. Deviations between the theoretical and experimental values are within theoretical uncertainties and are ascribed to mα^{8} and higher-order contributions in the series expansion of the NR QED calculations. Finally, prospects for an all-optical charge radius determination of light isotopes are evaluated.