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: 10

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

对氰化钇簇富勒烯稳定性和构型选择性的理论见解 YNC@C84

2025 - 08 - 22

点击次数: 36

来源：X-MOL在实验中获得了一系列单金属氰化物簇富勒烯（mono-CYCFs），但由于 CN 基团的碳原子和氮原子在实验上难以区分，因此它们的结构表征仍然模糊不清。本研究对 C84 基氰化钇簇富勒烯（YNC@C84）的稳定性和构型偏好进行了理论研究。基于密度泛函理论（DFT）计算和统计热力学分析，4 种 YNC@C84 结构，包括实验公认的 YNC@C2（51581）-C84 和 3 种新公开的...

美洲稀土公司首获豪莱克溪稀土精矿

2025 - 08 - 22

点击次数: 35

来源：中国稀土网据Mining.com网站报道，美洲稀土公司(American Rare Earths)在怀俄明州东南部的豪莱克溪(Halleck Creek)项目矿石首次提取出轻重稀土氧化物精矿供国防部相关机构使用。该公司在15日称，这些精矿由来自该项目36个钻孔的840公斤矿石提取而来，一家研究机构对精矿采样分析显示，轻稀土精矿中稀土氧化物品位96.4%，重稀土氧化物精矿品位97.1%。这些氧...

市稀土协会走访会员单位

2025 - 08 - 21

点击次数: 48

2025年8月20日下午，市稀土协会秘书长崔中倪、稀土聚氨酯硅酸盐协会联合支部书记吴建思走访了会员单位上海平野磁气有限公司，与公司副总经理余晨亮交流座谈，本次调研是为了深入了解企业发展需求，强化协会与会员间的联系，并就行业趋势和企业发展进行探讨。在交流中，余晨亮副总经理详细介绍了平野公司的发展历程，公司自2003年成立以来，已走过二十余年的辉煌历程，始终专注于高端设备的研发与制造。主要产品包括高性...

市稀土协会走访会员单位

2025 - 08 - 21

点击次数: 49