基于高电荷态离子的光学原子钟创建

日期： 2022-11-09

浏览次数: 354

来源: 科技日报

据发表于最近《自然》杂志的一项研究，德国联邦材料研究与测试研究所（PTB）科学家首次展示了基于高电荷态离子的光学时钟。这一成果为建造极其精确的高电荷态离子钟铺平了道路，该钟可在计时和进一步探索基础物理学方面得到应用。

高电荷态离子是宇宙中一种常见的物质形式，在太阳或其他恒星中可发现它们。它们失去了许多电子，因此具有很高的正电荷。这就是为什么最外层的电子与原子核的结合比中性或带弱电的原子更强。

出于这个原因，高电荷态离子对外部电磁场的干扰反应不那么强烈，成为对狭义相对论、量子电动力学和原子核的基本效应更敏感的探测器。

PTB物理学家卢卡斯·斯皮伯解释说，一个带有高电荷态离子的光学原子钟有助于更好地检验这些基本理论。“我们能够在一个五电子系统中探测到量子电动核反冲，这是一个重要的理论预测，这是在以前的任何其他实验中都未能实现的。”

此前，研究人员从热等离子体中分离出单个高电荷的氩离子，并将其与单个带电的铍离子一起存储在离子陷阱中。这使得高电荷态离子可被间接冷却，并通过铍离子进行研究。

随后，PTB开发的量子算法成功地进一步冷却了高电荷态离子，即接近量子力学基态。这相当于绝对零度以上2亿分之一开氏度。这些结果已于2020年和2021年分别发表在《自然》和《物理评论X》上。

研究人员此次成功地迈出了下一步：他们实现了一个基于13倍带电氩离子的光学原子钟，并将其与PTB现有的镱离子钟进行了比较。其综合评估的系统频率不确定度为2.2×10-17，可与许多运行中的光时钟相媲美。

研究人员创造了现有光学原子钟的一个有力竞争对手，其所使用的方法是普遍适用的，允许研究许多不同的高电荷态离子，其中包括可用于搜索粒子物理标准模型的扩展原子系统。

上一篇：十四五”国家重点研发计划项目——“白云鄂博多金属资源绿色高效开发利用集成示范”项下一篇：西安交通大学周迪教授团队在微波介质陶瓷方面取得进展

Hot News / 相关推荐

三重动态网络整合了稳健力学、快速自愈和通过镧系配位实现可调发光

2026 - 09 - 03

点击次数: 45

来源：X-MOL共价可适应网络因其在可持续材料设计中的潜力而备受关注，但它们常常难以平衡机械稳健性与高效的自愈能力，或缺乏集成的光功能性。本文介绍通过三能级动态网络策略构建的鑭系配位超分子聚合物（Ln-Bpy-HTIP）。羟基端聚丁二烯（HTPB）软段的链间相互作用和纠缠结构作为基本承载层（I 级），聚氨酯氢键作为能量耗散和可重构层（II 级），镧系-双吡啶配位键则作为动态交联层（III 级）和发...

一系列新镧系 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸镧酸，具有游离吡啶位点

2026 - 09 - 02

点击次数: 65

来源：X-MOL一系列新的鑭系物 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸盐 [Ln2（phen）2（bpdc）3（H2O）2]n {Ln= Sm （1）， Eu （2）， Gd （3）， Tb （4）， Dy （5）， Ho （6）， Er （7）， Tm （8）;phen = 1,10-苯舧啶;H2bpdc = 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸}，通过π共轭苯作为色团进行热液合成并结构表征。1∼8...

镧系钛簇家族的新成员：Janus纳米簇及其在光学成像和光动力疗法中的应用

2026 - 09 - 02

点击次数: 67

来源：X-MOL本研究发现了一种新型低对称性镧系钛簇（Ln4Ti14），其簇核具有Janus分布。Ln4Ti14纳米簇通过逐步组装形成，并被致密的配体保护层包裹，从而确保其在溶液中的稳定性。通过改变Ln(III)离子，可以轻松控制能量转移路径，从而实现高分辨率生物光学成像和光动力疗法（PDT）之间的切换。具体而言，Eu4Ti14具有高效的天线效应，能够发出明亮的Eu(III)特征发射，并可用于活细...

功能化铈氧化物纳米颗粒的生物学应用

2026 - 09 - 01

点击次数: 84

来源：X-MOL纳米技术的快速扩展和进步为多种疾病的诊断和治疗带来了潜在应用。近年来，由于铈氧化纳米颗粒（CeO2 NPs）具有独特的物理和化学特性，如高抗氧化活性、酶类模拟活性和良好的生物相容性，已被广泛研究和应用于生物系统。本综述总结了功能化 CeO2 NP 在抗癌活性、抗感染、抗炎、抗氧化活性、伤口愈合、神经保护及影像应用领域的最新研究进展。研究探讨了其作用机制及潜在的临床应用前景，以及关于...