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: 7

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

超500阶非线性响应的光子雪崩纳米晶

2025 - 06 - 20

点击次数: 19

来源：X-MOL近年来，稀土掺杂的光子雪崩荧光凭借其独特的高阶非线性发光特性，吸引了全球研究者的关注。光子雪崩现象源自镧系离子掺杂体系中激发态粒子之间的能量正反馈循环，使得系统在极微弱的激发或环境扰动下，展现出指数级的发光强度突变。这一特性使其在低成本超分辨率成像、超灵敏光学传感、以及多物理场耦合探测等领域展现出巨大潜力。光子雪崩的高阶非线性响应是多重物理过程协同作用的结果，涉及激发态和基态吸收、...

More

葫芦[8]脲介导的镧系金属有机框架中室温磷光和荧光的可逆调控

2025 - 06 - 20

点击次数: 20

来源：Science Direct智能有机室温磷光（RTP）材料具有感知和响应外部刺激的能力，通过表现出不同的长寿命、发光颜色和附加特性来实现这一功能，这使它们成为先进防伪技术的有希望的候选材料。与其他刺激（例如机械力、电场和磁场、离子、温度）相比，水是一种理想的外部刺激，因为它容易获得、价格低廉且环保。然而，由于水分子会猝灭三线态激子，水致变色的RTP材料往往属于猝灭型。因此，基于葫芦[8]脲（...

More

有效沟通增进共识凝聚合力锚定未来

2025 - 06 - 19

点击次数: 114

2025年6月18日下午，在上海师范大学化学与材料学院的会议室，海关总署、上海海关第二次来上海市稀土协会开展调研座谈，主要针对稀土全产业链追溯体系建设、标准应用与海关协同防控，以及近期企业在通关方面遇到的实际问题开展交流，海关总署风险防控局（上海）信息处、上海海关风险防控分局的多位领导、协会的六家稀土磁材企业以及上海市稀土学会等相关代表约20人出席本次会议。会议由协会副秘书长崔中倪主持，协会副会长...

More

有效沟通增进共识凝聚合力锚定未来

2025 - 06 - 19

点击次数: 169

2025年6月18日下午，在上海师范大学化学与材料学院的会议室，海关总署、上海海关第二次来上海市稀土协会开展调研座谈，主要针对稀土全产业链追溯体系建设、标准应用与海关协同防控，以及近期企业在通关方面遇到的实际问题开展交流，海关总署风险防控局（上海）信息处、上海海关风险防控分局的多位领导、协会的六家稀土磁材企业以及上海市稀土学会等相关代表约20人出席本次会议。会议由协会副秘书长崔中倪主持，协会副会长...

More

主办单位：上海市稀土协会　指导单位：上海市稀土材料开发应用办公室　承办单位：上海稀土产业促进中心

犀牛云提供企业云服务

网站整改中

基于高电荷态离子的光学原子钟创建