原子的亚稳态

原子的一种特殊的激发态,它不能通过电偶极辐射而跃迁到任何较低的能态,因而有很长的寿命(10-3秒或更长)。氦原子的23S1态和 21S0态就是这种亚稳态,在所有原子的亚稳态中,它们具有的激发能最高(分别为19.77eV,20.6eV)。原子可以从较高的能态跃迁到亚稳态,或者在同电子的碰撞中获得能量而从基态跃迁到亚稳态。亚稳原子则可以在碰撞中转移出激发能而返回基态。

亚稳原子可能在电场或磁场作用下发射光子(强迫电偶极辐射),也可能通过磁偶极辐射或电四极辐射而发射光子以及发射双光子,不过这些辐射强度都很弱。

气体放电中,亚稳原子比处于基态的原子易于电离,也易于发生碰撞能量转移或彭宁电离(见原子和分子的电离),从而影响放电特性。在氦氖激光器中,亚稳氦原子通过与基态氖原子碰撞,把能量转移给氖原子,使后者的某些能级间实现粒子数反转。由于亚稳态寿命长,谱线自然宽度窄,可用于精密测量氢和类氢原子的兰姆移位和里德伯常数,检验量子电动力学理论的正确性。