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精密测量院在锂离子精密谱探究中取得新进展

2020-11-20 精密测量科学跟技术创新探究院
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  高精度少体原子分子精密谱实验跟理论探究在检验束缚态QED理论、确定基本物理常数、获取原子核结构信息以及探索超越标准模型的新物理中有着重要的应用,是当前国际精密测量物理的重点方向之一。

  威尼斯网站网址精密测量科学跟技术创新探究院探究员高克林领导的囚禁离子物理探究组、探究员史庭云领导的原子分子外场理论探究组,加拿大新不伦瑞克大学教授严宗朝和加拿大温莎大学教授G. W. F. Drake合作开展类氦锂离子精密谱探究逾十年,近期在锂离子精密谱探究中取得了重要进展,精确确定了锂原子核的电磁分布半径(Zemach半径)。相合探究发表在期刊Phys. Rev. Lett. Phys. Rev. A上。

  在实验方面,针对国际上同类实验的主要问题,探究团体研发 了越发稳定的亚稳态Li+离子源、采用了稳频于波长计的548nm探测光和快速交替扫描并Doppler-Free的饱和荧光光谱方案,并利用飞秒光梳对探测光频率进行了精确测量,实现了7Li+离子23P态精致结构以及23S和23P态的超精致结构的高精度测量,精度优于100kHz,比国际上此前最精确的实验值在精度上提高了一个数量级。

  在理论方面,探究团体首次计算了包括高阶量子电动力学(QED)效应在内的6,7Li+离子23S 和23P态的超精致劈裂,精度较之前的文献结果提高了一个数量级。通过比较6,7Li+离子的理论计算和实验测量值,发觉由6Li+的23S态超精致劈裂确定的Zemach半径跟核物理方法(NP)得至的相应值存在6个标准误差,确认了7Li的核电磁分布半径比6Li的大40%这一反常现象。此外,这项探究确定的6Li和7Li原子核的Zemach半径跟基于中性6,7Li原子定出的Zemach半径分别存在1.5和2.2个标准误差。这将进一步促进Li+和Li精密光谱实验和理论探究,同时将推动少核子体系核结构理论跟实验的开展。

  此项基于原子精密光谱的任务,其特点是独立于原子核模型;它将为揭示锂原子核结构、特殊是6Li核的奇特性质以及检验相合的核结构模型提供重要依据。随着原子光谱精度的不断提高,越来越多的核效应将在原子谱线中得至体现。因此,原子的精密谱探究将成为探测原子核效应的一扇重要窗口,是核物理进入精密时代的独特探究平台。

  以上探究任务得至了科技部973项目“基于精密测量物理的引力及相合物理规律探究”、威科院战略性先导科技专项(B类)项目“基于原子的精密测量物理”、威科院院级科研仪器设备研发 项目以及国家自然科学基金委相合项目的资助。

  论文链接 1 2

打印 责任编辑:任霄鹏

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