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國外科研人員實現(xiàn)帶高電荷離子的光學原子鐘
2022年12月19日 11:28:47
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點擊量：4970
德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)下屬實驗量子計量研究所(QUEST)與馬克斯普朗克核物理研究所、布倫瑞克工大合作，首次實現(xiàn)并鑒定了基于高電荷離子的光學原子鐘。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】原子鐘，是一種計時裝置，精度可以達到每2000萬年才誤差1秒，被稱為有史以來最精確的時間測量設備。光學原子鐘是當前基礎(chǔ)研究和應用研究領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。高帶電離子(HCI)可作為一類新的時間測量設備的參考，可用于最高精度的時鐘和基礎(chǔ)物理學的精密測試。
高電荷離子是宇宙空間廣泛存在的物質(zhì)，具有很高的正電荷，并且對外部磁場的敏感性較低。這種離子外層電子與原子核的結(jié)合相比中性或弱原子更牢固，可以作為狹義相對論、量子電動力學和原子核的敏感探針。
德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)下屬實驗量子計量研究所(QUEST)與馬克斯普朗克核物理研究所、布倫瑞克工大合作，首次實現(xiàn)并鑒定了基于高電荷離子的光學原子鐘。通過對時鐘進行比較，本研究將絕對轉(zhuǎn)變頻率和同位素轉(zhuǎn)變(40Ar相對于36Ar)的不確定度分別提高了八個和九個數(shù)量級。這些測量結(jié)果使我們能夠研究基本上沒有被探索過的量子電動力學(QED)反沖核，作為改進的同位素位移計算的一部分，它將以前理論的不確定度降低到原來的1/3。科研人員表示，帶有高電荷離子的光學原子鐘能夠更好地測試基本原理，如在五電子系統(tǒng)中測試量子電動力學的原子核反沖。此次，科研人員克服了高電荷離子的測定和冷卻問題，使原子鐘實現(xiàn)了2.2 × 10−17的測量不確定度。
這項工作建立了HCI中的禁阻光學躍遷理論(forbidden optical transitions)，可作為尖端的光學時鐘和未來高靈敏度搜索超越標準模型的物理學的參考。
相關(guān)論文An optical atomic clock based on a highly charged ion于近日發(fā)表在國際科學期刊《自然Nature》。
參考資料來源：科技部合作司
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