精密丈量院等在锂离子精密光谱研讨中获开展

  近来，中国科学院精密丈量科学与技能立异研讨院研讨员高克林、管桦试验团队与研讨员史庭云理论团队，联合加拿大新不伦瑞克大学教授严宗朝、加拿大温莎大学教授G. W. F. Drake、海南大学教授钟振祥、浙江理工大学讲师戚晓秋等试验团队，在少电子原子系统锂离子精密谱研讨中取得重要开展。该研讨将6Li+离子23S和23P态超精密结构劈裂的丈量精度进步至10kHz水平，并准确确认了6Li原子核的电磁散布半径（Zemach半径）。这一根据原子精密光谱的作业独立于原子核模型，为提醒锂原子核结构、特别是6Li核的独特性质以及查验相关的核结构模型供给了重要依据。该作业将进一步促进Li+离子精密光谱的试验和理论研讨，推进少核子系统核结构理论与试验的展开。

  少电子原子系统（如氢、氦原子以及类氢、类氦离子等）精密谱的试验与理论研讨在查验束缚态QED理论、确认精密结构常数、获取原子核结构信息以及探究逾越规范模型的新物理中颇具使用价值，是当时精密丈量物理的要点方向。

  高克林、管桦试验团队与史庭云理论团队等协作，展开类氦锂离子精密谱研讨已逾十年。该团队根据电子磕碰电离方案研发了一台亚稳态Li+离子束源设备，各项性能指标（束流强度、发散角、安稳度等）均到达同类设备较高水准。该研讨使用该设备发生的离子束，选用饱满荧光光谱丈量办法准确确认了7Li+离子23S1和23PJ能级的精密结构和超精密结构劈裂，不确认度小于100kHz。该团队将试验与理论相结合，准确确认了7Li原子核的Zemach半径。

  在饱满荧光光谱办法中，该研讨受制于谱线的渡越时刻展宽，得到的兰姆洼陷线MHz，大于谱线MHz），由此得到的丈量效果具有较大的核算不确认度。为了进一步进步丈量精度，该作业使用三驻波场光学Ramsey技能消除谱线的渡越时刻展宽，取得线MHz的Ramsey干与条纹，核算不确认度减小至kHz量级；经过按捺量子干与效应、一阶多普勒效应、二阶多普勒效应、Zeeman效应以及激光功率等各项系统误差，完成了10kHz精度的6Li+离子23S1和23PJ能级的超精密结构劈裂。该超精密结构劈裂的丈量精度较从前效果进步5~50倍。在理论方面，该团队核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态超精密劈裂。该研讨包括完好的m6阶相对论和辐射批改，理论精度较从前效果有所进步，且理论与试验契合程度较好。科研人员经过比较6,7Li+离子的理论核算和试验丈量值，得到6Li和7Li原子核的Zemach半径分别为2.44（2）fm和3.38（3）fm，确认了7Li的核Zemach半径比6Li的大40%这一失常现象，并发现了由6Li+的23S态超精密劈裂确认的Zemach半径与核物理办法得到的值3.71（16）fm存在十分显着差异，标明6Li核或许具有失常的核结构。该效果将逐渐推进更多相关理论和试验的开展。

  相关研讨效果宣布在《物理谈论快报》（Physical Review Letters）上。研讨作业得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院青年立异促进会和中国科学院安稳支撑基础研讨范畴青年团队方案等的支撑。

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