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: 5

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

稀土卤化物双钙钛矿蓝光-近红外双波段高效发光

2025 - 05 - 12

点击次数: 66

来源：福建物质结构研究所全无机金属卤化物双钙钛矿材料因其独特的宽带自陷激子（STE）发射，受到了国内外研究学者的广泛关注。通常，全无机双钙钛矿材料呈现单一波长的STE发光特征，且发射峰位主要局限于可见光区域。尽管该领域在材料设计和发光调控等方面已取得显著进展，但现有体系难以同时实现可见光与近红外双波段STE发射，导致此类材料的发光范围受限，严重制约其在广色域显示、动态多级防伪编码、可调谐多谱段LE...

LiErF4上转换发光纳米晶激发态动力学

2025 - 05 - 12

点击次数: 61

来源：福建物质结构研究所稀土高掺上转换纳米晶相对其低掺体系具有更强的离子间相互作用，在单颗粒示踪、超分辨成像、微纳光学等前沿领域具有广泛的应用前景。然而，受浓度猝灭的影响，稀土高掺纳米晶普遍存在上转换发光效率较低的瓶颈。能量迁移和交叉弛豫是引起浓度猝灭的主要原因，但哪种机制占主导地位目前尚存争议。对稀土高掺上转换纳米晶开展基础发光物理研究，并揭示浓度猝灭的物理机制，对于深入理解上转换发光机理、开发...

海关总署来市稀土协会调研座谈

2025 - 05 - 09

点击次数: 358

2025年5月9日上午，海关总署风险防控局（上海）和上海海关风险防控分局领导到上海市稀土协会开展调研交流座谈会，旨在深入了解稀土产业现状、面临的问题以及发展趋势，为海关制定更科学合理的政策和支持产业高质量发展的措施提供依据。协会部分会员代表出席本次会议。吴建思秘书长主持会议并介绍了参会人员，协会副会长，上海三环磁性材料有限公司总经理饶晓雷代表协会致欢迎辞，对海关领导的到来表示热烈欢迎，并希望通过本...

海关总署来市稀土协会调研座谈海关总署来市稀土协会调研座谈

2025 - 05 - 09

点击次数: 391