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武漢物數所在囚禁冷卻鈣離子的精密光譜研究方面取得新進展


[日期:2015-10-14來源:   作者:2014127 閱讀: 次]

近日,武漢物數所囚禁離子物理研究組和原子分子外場理論組合作,在囚禁冷卻鈣離子的精密光譜研究方面取得新的進展,研究結果發表在《物理評論快報》(Phys. Rev. Lett. 114, 223001 (2015) http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.114.223001)。

原子在特定波長的激光作用下,會導致特定的光頻躍遷的兩能級具有相同的偶極極化率,使光誘導頻移為零,此波長稱為魔幻波長。魔幻波長使得獨立操控內部超精細自旋和外部原子的質心運動成為現實,在量子態操控以及精密光譜研究方面具有廣泛的應用,特別是,基于魔幻波長而發展的中性原子光晶格鐘已成為原子光鐘的發展方向之一。魔幻波長是否存在于離子體系?在離子體系中是否可以對魔幻波長進行高精度測量并實現新的可能應用?

此前,武漢物數所原子分子外場理論組計算并獲得了在鈣離子體系中對光頻躍遷相關的魔幻波長的理論值( Phys. Rev. A 87, 042517 (2013))。近日,囚禁離子物理研究組基于建立的單個囚禁冷卻鈣離子光頻標平臺,通過精密測量在特定波長激光下40Ca+離子光頻躍遷的光頻移,得到了在40Ca+離子體系中光頻躍遷魔幻波長的實驗值,測量精度達到2ppm。實驗結果符合理論結果?;趯嶒灚@得的魔幻波長,得到了40Ca+離子4S1/2-4P1/24S1/2-4P3/2躍遷的振子強度比,為原子精細結構的研究提供了實驗依據。該研究結果為提高精密測量光譜的精度提供新的思路,也為未來可能進行的基于全光囚禁的離子光頻標研究奠定了基礎。同時基于理論和實驗結合,囚禁離子物理研究組還精確測量了鈣離子3D5/2態壽命(Phys. Rev. A 91, 022511 (2015))。

該研究得到了科技部973項目、國家自然科學基金項目(11474318,9133621111034009)和中國科學院的資助。

 

基于單個囚禁冷卻鈣離子光頻標平臺,通過精密測量在特定波長激光下40Ca+離子光頻躍遷的光頻移,得到了在40Ca+離子體系中光頻躍遷魔幻波長的實驗值

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