En este proyecto se realizarán estudios experimentales y teóricos de transiciones atómicas prohibidas en la aproximación dipolar eléctrica. Estudiaremos cambios en las probabilidades de transición cuadrupolar eléctrica al hacer interactuar haces de luz con estructura interna con átomos preparados en estados internos controlados. Esperamos que el efecto de la transferencia de momento angular orbital entre el haz estructurado y los átomos produzca un aumento en la tasa de producción de transiciones cuadrupolares eléctricas._x000D_ Se realizarán experimentos con átomos de rubidio fríos, confinados en una trampa magneto-óptica (MOT) con el fin de realizar espectroscopia de alta resolución. La estrecha distribución de velocidades de una nube de átomos fríos tiene como resultado una disminución significativa del ensanchamiento Doppler. El confinamiento de la nube en la MOT da lugar a un considerable aumento en los tiempos de interacción entre los átomos y la radiación electromagnética, lo que permite realizar estudios muy eficientes y detallados de transiciones atómicas. Los resultados experimentales serán comparados con cálculos teóricos de muy alta precisión en los que el papel del núcleo atómico no puede ser menospreciado. Estos cálculos requieren técnicas de cómputo de frontera. _x000D_ La transición prohibida que seleccionamos corresponde a la excitación 5p3/2 -> 6pj en los dos isótopos estables de rubidio. Los mecanismos de detección de las transiciones prohibidas serán: (i) la reducción de la fluorescencia de la MOT como resultado de la transferencia de población aun estado excitado ajeno a la transición cíclica utilizada para atrapar a los átomos; (ii) el decaimiento espontáneo de dicho estado excitado; y (iii) la posibilidad de la formación de iones a partir del estado excitado._x000D_ La interpretación de las observaciones experimentales estará sustentada en la descripción teórica detallada de las probabilidades de transición a partir de cálculos de primeros principios. Se requiere una descripción teórica precisa de los estados estacionarios involucrados, así como el cálculo de las probabilidades de transición correspondientes en diferentes escenarios (haces gaussianos, haces estructurados). Se requerirán funciones de onda estacionarias que se obtendrán utilizando las técnicas más sofisticadas como interacción de configuraciones y teoría de perturbaciones de muchos cuerpos. La descripción de transiciones atómicas en haces estructurados es un tema teórico de frontera, que se estudiará utilizando métodos perturbativos dependientes del tiempo donde el papel del centro de masa atómico será incorporado._x000D_ En el grupo de trabajo se conjugan de manera natural las habilidades desarrolladas por sus integrantes. El trabajo experimental se realizará en el laboratorio de átomos fríos del Instituto de Ciencias Nucleares. Para la producción de haces estructurados contamos con la experiencia y probada capacidad del grupo de micromanipulación óptica del Instituto de Física. Utilizaremos la experiencia en la detección de iones del grupo de Espectroscopia de Iones del Instituto de Ciencias Físicas. El grupo teórico de átomos fríos del Instituto de Física será el encargado de la realización de los cálculos y colaborará activamente en la interpretación de los resultados. _x000D_ En el proyecto participarán estudiantes de licenciatura y posgrado que recibirán entrenamiento en diversas técnicas teóricas y experimentales de frontera.

Profundizar en el entendimiento de la interacción radiación-materia investigando la física más allá de la aproximación dipolar eléctrica._x000D_ Crear la infraestructura experimental para realizar espectroscopia de precisión en el contexto de átomos fríos. En este punto es importante señalar que los experimentos propuestos que utilizan haces estructurados de luz requieren de equipo que por su costo no puede ser adquirido en este proyecto (láser de diodos de alta potencia y muy buena calidad espacial, modulador espacial de luz para generación de haces con estructura). Sin embargo, el apoyo que recibamos servirá para realizar avances importantes en los estudios de transiciones prohibidas en átomos fríos. De igual manera, queremos dejar en claro que estamos solicitando apoyo (CONACyT) para la adquisición de estos equipos. La experiencia adquirida recientemente nos permite afirmar que al cabo del primer año del proyecto debemos contar con un láser de construcción local que pueda ser sintonizado a las transiciones 5p3/2 -> 6pj en rubidio atómico. _x000D_ Crear la infraestructura teórica para interpretar los resultados experimentales, así como diseñar e implementar los mecanismos de verificación correspondientes._x000D_ Los estudiantes que colaboren en este proyecto se verán beneficiados por: (i) la adquisición de habilidades en una amplia gama de técnicas experimentales propias del trabajo en laboratorios de física atómica y óptica en general, y específicamente de átomos fríos; (ii) el entendimiento de los conceptos teóricos básicos que están detrás de los experimentos propuestos. Entre las técnicas experimentales resaltan el alto vacío, la óptica de láseres, la espectroscopia láser, los métodos de detección y conteo de partículas, la electrónica aplicada a técnicas de física experimental, el control de procesos por computadora y el desarrollo de sistemas de control. La riqueza y el número de las habilidades adquiridas son aplicables no sólo en una gran variedad de campos de física teórica y experimental, sino también en procesos industriales, por lo que la formación propuesta dotará al estudiante de herramientas que potenciarán sus probabilidades de desarrollo profesional._x000D_ Se incorporan al proyecto estudiantes de nivel licenciatura (1), maestría (1) y doctorado (1)._x000D_