探测高电荷镍离子中多个电偶极禁戒光学跃迁
原子物理
2021-02-17 v1
摘要
高电荷离子（HCI）因电子云束缚紧密，可显著抑制环境对量子振子的常见扰动，是下一代原子钟的有力候选。本文提出并践行一种实验策略：在聚焦单一元素各类HCI的同时，尽可能保留大量候选钟跃迁。依此策略，我们确定了镍HCI的四个相邻电荷态，可提供多达六条光学跃迁。实验中，我们在低能紧凑型上海-武汉电子束离子阱中展示了产生这些离子的关键能力。借助一种新颖的校准方法，我们以数ppm精度测量了四条磁偶极（M1）与一条电四极（E2）钟跃迁的波长；其中两条谱线系在受控实验室环境中首次被观测与表征。相较早期测定，我们的测量将波长精度提高了一个数量级。此类测量对于限定搜寻“大海捞针”窄线所需的激光波长范围至关重要。此外，我们计算了频率与品质因数，评估了这六条跃迁对电磁精细结构常数 α 假想变化（基础物理应用所需）的灵敏度。我们认为镍HCI中所有六条跃迁均对量子振子的各类常见扰动具有内在免疫性，其中一条的预期分数频率不确定度低至惊人的 10^{-19} 水平。
引用
@article{arxiv.2101.10538,
title = {Probing Multiple Electric Dipole Forbidden Optical Transitions in Highly Charged Nickel Ions},
author = {Shi-Yong Liang and Ting-Xian Zhang and Hua Guan and Qi-Feng Lu and Jun Xiao and Shao-Long Chen and Yao Huang and Yong-Hui Zhang and Cheng-Bin Li and Ya-Ming Zou and Ji-Guang Li and Zong-Chao Yan and Andrei Derevianko and Ming-Sheng Zhan and Ting-Yun Shi and Ke-Lin Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.10538},
year = {2021}
}
备注
To be published in Physical Review A