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A simple x-ray fluorescence experiment suitable for graduate and undergraduate laboratories is described. The experiment uses a NaI(Tl) x-ray spectrometer, a weak 57Co radioactive source (∼ 105 Bq), and medium-Z targets of silver, cadmium, indium, and tin. The K x-ray fluorescence yield, ωk, and K x-ray production cross section, σk are measured for these targets. Accurate results are achieved by adopting a 2π detection geometry and by optimizing target dimensions for this experimental configuration. The experiment can be completed in 4 h and is suitable for student laboratories. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Atomic parity violation (APV) can be measured in a single Ra+ ion, enabling a precise measurement of the electroweak mixing angle in the Standard Model of particle physics at low momentum transfer. This provides sensitivity to new particles such as extra Z0 bosons or leptoquarks. The Weinberg angle can be measured via a determination of the light shift in the forbidden 72S1/2-62D3/2 transition in a single trapped Ra+. Ultra-narrow transitions in such an ideal system can also be exploited to realize a high stability frequency standard. At the TRIμP facility of KVI, we have succeeded in the production of a series of radioactive short-lived radium isotopes. The radium isotopes produced were stopped and thermalized to Ra+ in a thermal ionizer, mass separated in a Wien filter, cooled in a gas filled radio frequency quadrupole and subsequently trapped as a cloud in a linear Paul trap. Laser spectroscopy in the trapped radium ions has been performed. The results of hyperfine structure, isotope shift, and lifetime measurements are important experimental inputs to test the accuracy of atomic theory, the precision of which is indispensable for extracting the Weinberg angle. These results are also of relevance for a possible atomic clock, based on trapped Ra+. Nous pouvons mesurer la violation de parité atomique (APV) dans un Ra+ isolé, permettant une mesure précise de l'angle de mélange électrofaible dans le Modèle Standard de la physique des particules à faible transfert de moment. Ceci produit une sensibilité nouvelle pour de nouvelles particules comme des bosons Z0 extra ou des leptoquarks. L'angle de Weinberg peut être déterminé par le déplacement lumineux de la transition interdite 72S1/2-62D3/2 dans un Ra+ isolé. La transition ultramince d'un tel système peut aussi être utilisée pour réaliser un standard de fréquence de grande stabilité. Au montage expérimental TRIμP de KVI, nous avons réussi à produire une série d'isotopes de radium radioactifs de courte vie. Les isotopes de radium produits ont été arrêtés et thermalisés à Ra+ dans un ionisateur thermique, séparés selon la masse dans un filtre de Wien, refroidis dans un quadripôle à radiofréquence à gaz et ensuite piégés comme un nuage dans un piège linéaire de Paul. Nous avons fait des mesures de spectroscopie laser sur les ions piégés. Les résultats sur la structure hyperfine, le déplacement isotopique et les mesures de temps de vie sont importants pour vérifier la précision de la théorie atomique, laquelle précision est essentielle pour extraire l'angle de Weinberg. Ces résultats sont également pertinents pour la construction éventuelle d'une horloge atomique basée sur Ra+. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Atomic parity violation (APV) experiments are sensitive probes of the electroweak interaction at low energy. These experiments are competitive with and complementary to high-energy collider experiments. The APV signal is strongly enhanced in heavy atoms, and it is measurable by exciting suppressed (M1, E2) transitions. The predicted enhancement factor of the APV effect in the S-D transition in Ra+ is about 50 times larger than the S-S transition in neutral Cs. However, certain spectroscopic information on Ra+, needed to constrain the required atomic many-body theory, was lacking. Using the AGOR cyclotron and the TRIμP facility at KVI in Groningen, short-lived 212-214Ra+ ions were produced and trapped. First ever excited-state laser spectroscopy was performed on the trapped ions. These measurements provide a benchmark for the atomic theory required to extract the electroweak mixing angle to sub 1% accuracy and are an important step towards an APV experiment in a single trapped Ra+ ion. A lower bound on the radiative lifetime of the 62D5/2 state was found of 232(4) ms. This experimental confirmation of the long coherence time of the meta-stable 62D5/2 state is important in light of the possibility of using a single trapped radium ion as an optical frequency standard. Les expériences en physique atomique de la violation de la parité (APV) sont des sondes sensibles de l'interaction électrofaible à basse énergie. Ces expériences sont en compétition et complémentaires de celles faites dans les collisionneurs à haute énergie. Le signal APV est nettement augmenté dans les atomes lourds et est mesurable par excitation des transitions interdites (M1, E2). Le facteur d'augmentation prédit pour l'effet APV dans la transition S-D du Ra+ est à peu près 50 fois plus grand que dans la transition S-S du Cs neutre. Cependant, nous ignorions certains facteurs spectroscopiques du Ra+ qui sont nécessaires pour mieux cerner la théorie atomique à N corps qui est requise ici. Utilisant le cyclotron AGOR et le montage TRIμP au KVI de Groningen, nous avons produit et capturé des ions 212-214Ra+. D'abord, nous avons complété la première étude en spectroscopie laser jamais faite des états excités des ion captifs 212-214Ra+. Ces mesures fournissent la référence pour la théorie atomique requise pour extraire l'angle de mélange électrofaible avec une précision meilleure que 1% et sont une étape importante vers une expérience APV sur un seul ion Ra+ captif. Une limite inférieure pour le temps de vie radiatif de l'état 62D5/2 a été trouvée à 232(4) ms. Cette confirmation expérimentale d'un long temps de cohérence de l'état métastable 62D5/2 est importante si on désire utiliser un unique ion radium captif comme standard de fréquence. [ABSTRACT FROM AUTHOR]