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中科院武漢物數所與複旦大學合作成功研制用于高離化離子光鍾的小型電子束離子阱(SW-EBIT)
2019-09-11 | 编辑: | 【  】【打印】【關閉

  光鍾是利用原子的光學躍遷爲參考的原子鍾,光鍾的發展關系到國家計量標准、國家信息和國防建設等重大國家需求。光鍾除了在時間基准方面的應用,在基礎物理前沿領域研究中也有著廣泛的應用,如驗證精細結構常數a隨時間的變化、尋找暗物質和探測引力波等。2010年以來,國際上Derevianko等人在理論上指出高離化態離子(HCI)適合研制不確定度達到10-19甚至更低的光鍾,而且a常數變化比現有光鍾體系更加靈敏。因此,利用HCI光鍾進行a常數隨時間變化的檢驗有著非常特殊的優勢。 

  2015年,德國馬普研究所的Crespo López-Urrutia研究組和德國PTBSchmidt研究組合作,率先開展了基于Ar13+HCI光鍾的研究,目前已經實現了Ar13+的協同冷卻,正在進行邏輯光譜的研究。 

  雖然國外已經在HCI光鍾研究方面取得了很大進展,但目前國際上尚未實現HCI光鍾的鎖定。中科院武漢物數所、物理所和複旦大學抓住這個新機遇,及時開展了HCI光鍾的理論和實驗研究,力爭在這一領域有所作爲。 

  理論上,中科院物理所分析了含58Ni12+61Ni15+HCI離子的躍遷波長和能級壽命等信息。研究表明這些HCI離子非常適合研制不確定度達10-19甚至更小的光鍾。 

  實驗上,要實現HCI光鍾,首先需要實現HCI離子的穩定産生裝置。爲此,中科院武漢物數所與複旦大學合作,通過兩年的攻關,成功研制了一台小型高溫超導電子束離子阱(SW-EBIT),並以鎢HCI離子爲例進行了HCI離子産生、引出、電離態分析以及光譜分析等測試。測試結果表明,該EBIT具備産生並引出上述HCI光鍾候選離子能力,可以作爲HCI光鍾所需的離子源。該工作于93日發表在《科學儀器評論》(Review of Scientific Instruments)雜志上 

  以上工作是HCI光鍾研制中非常關鍵的步驟,爲後續開展HCI離子的減速、協同冷卻等研究打下了堅實的基礎 

  以上工作得到了中國科學院战略性先导科技专项(B類)-基于原子的精密測量物理的資助。 

  論文鏈接:https://doi.org/10.1063/1.5112154 








 
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