《Nature | 三价态229Th异构体激光光谱》

  • 来源专题:精密测量科技动态监测平台
  • 编译者: marcus2017
  • 发布时间:2024-06-28
  • 由于具有小的核矩,核钟跃迁对外届电磁场高度不敏感,非常适合用作原子钟。此类核钟被认为能够实现前所未有的时间精度,超过当前基于原子电子跃迁的原子钟性能。基态229gTh和异构体229mTh之间的低能核跃迁是其中一类。目前,229mTh的能量近似确定为8.3 eV,该核跃迁能够利用一个VUV(真空紫外)激光进行激发,实现高精度激光光谱。其中三价态229Th3+有着合适的闭合跃迁,适合于离子囚禁、激光冷却和态制备,是研制229Th核钟的合适平台。然而,一些核跃迁的重要参数当前还是未知的,比如核衰变寿命等。

    2024年4月17日,日本量子计量实验室Hidetoshi Katori(香取秀俊)教授团队在《自然》期刊发表了题为“Laser spectroscopy of triply charged 229Th isomer for a nuclear clock”的文章。在该文章中,研究团队发展了一种核态选择的激光光谱技术,能够用来确定核衰变寿命。该技术能够从包括229gTh3+和229mTh3+光谱信号中选择性探测229mTh3+。研究人员利用连续供应的233U作为原子源来制备229Th,确定了229Th3+核衰变寿命为1400+600-300。而且,通过确定超精细结构常数,研究人员将229Th核钟对精细结构常数α变化的敏感度不确定性降低了4倍。这些结果将为229Th3+核钟及其在新物理领域的应用提供重要参数。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07296-1
相关报告
  • 《突破 | 山西大学激光光谱研究所在激光操控电子超快动力学领域取得重要进展》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2024-02-02
    • 近期,激光光谱研究所杨勇刚教授带领的团队与柏林自由大学的合作者在激光操控分子中电子的超快动力学领域取得突破性进展。相关研究成果“From chiral laser pulses to femto- and attosecond electronic chirality flips in achiral molecules”于1月17日发表在Nature Communications。该论文以山西大学为第一单位,第一作者为激光光谱研究所研究生陈赟姣,激光光谱研究所特聘教授Jörn Manz、王慧慧老师和杨勇刚教授为通讯作者,柏林自由大学Dietrich Haase教授参与了该项研究工作。 图一:激光诱导NaK中的电子态跃迁。通过两束具有相同或相反偏振的圆偏振激光脉冲将NaK 制备到三个电子本征态的叠加态 图二:在定向 NaK分子的电子分布在不同手性之间的超快翻转。两束相同或相反的圆偏振激光脉冲引起电子密度在飞秒或阿秒时域中周期性的翻转 分子的手性是生物学、化学和物理学中的一个重要课题,这个概念常用于静态状态的对映异构体。该团队将“手性”扩展到非静态状态的分子,发现了非手性分子在两束圆偏振激光脉冲激发下的电子密度具有手性行为,且在飞秒到阿秒的时间尺度发生手性翻转。 团队以非手性NaK分子为例,研究分子中电子的超快动力学行为,通过设计的两束圆偏振激光(具有相同/相反偏振方向),将分子制备到三个电子态的叠加态上,这打破了电子分布的对称性,使电子密度具有手性。通过量子动力学数值模拟,发现了电子密度的超快手性翻转现象。这项工作指出通过两个具有相同或相反(++或+-)偏振的圆偏振激光脉冲,在非手性分子中可产生飞秒或阿秒时间尺度上的手性翻转,这将为下一代阿秒开关装置的发展提供重要的理论指导及实验设计方案。 研究团队的理论研究为激光操控非手性分子中电子的超快手性翻转行为及其在分子量子态操控与应用等研究领域的发展奠定了基础。
  • 《一种可以区分激光光谱中单重激发和多重激发的方法》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2023-04-06
    • 在这一新方法中,将不同功率(绿色)的激光脉冲组合在一起,可以区分物质的单重激发(蓝色)、双重激发(红色)和三重激发(黄色),例如在生物光合作用的复合体 第一台红宝石激光器于1960年被发明出来,使得光可以进行商业应用,现在光已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。与此同时,这一发明开辟了激光光谱学的科学领域,这种技术对材料分析和基本物理现象的研究是至关重要的。然而,尽管这种技术取得了很大的进展,但是自 20世纪70年代以来,该研究团队一直在努力解决一个科学问题:在每次实验中照射在样品上的激光可以激发样品多次,而不是仅仅一次。在这种情况下,单重激发和多重激发的测量结果重叠在一起,通常是无法分开的,因此难以深入理解材料的性质。 为了解决这个问题,研究人员通常将激光功率降低到多重激发的可能性相对于单重激发可以忽略的程度。然而,多重激发也是无法完全避免的,因此可能导致对数据的错误解释。即使当多重激发本身就是研究的对象时,仍然很难区分二重、三重、四重甚至多重的激发。 一个简单的解决复杂问题的方法 由德国维尔茨堡大学(JMU)和加拿大渥太华大学的物理学家和物化学家组成的研究团队已经解决了这个存在数十年的问题,他们的研究成果已经发表在《Nature》杂志上了。在维尔茨堡大学的 Tobias Brixner教授课题组开展的实验中,研究人员使用常用的“瞬态吸收”方法来追踪各种材料在一万亿分之一秒(皮秒)内发生的非常快的变化。虽然标准的方法只使用单一激光功率,但是研究人员在该实验中使用了几种不同的功率,并根据新推导的公式将数据组合在一起。通过这种方式,他们能够系统地将从单重激发到六重激发的贡献分离开。 Brixner 说:“不久前,我甚至认为这种区分是不可能的,特别是使用如此简单的程序,任何光谱研究团队都可以在不费太多额外努力的情况下实现。”然而,“方法”的推导并不是简单的,需要进行深入分析。该研究的合作者渥太华大学的理论学家Jacob Krich 教授解释说:“光与物质的相互作用是非常丰富的,我们已经展示了隐藏在其中的结构。这种方法几乎适用于你想研究的任何样品,这一事实真的让我们所有人都感到惊讶。” 从光合作用到材料科学的应用 该方法具有广泛的潜在应用。该论文的第一作者、Brixner的博士后研究员(研究期间)、布拉格查尔斯大学的研究员Pavel Malý解释说:“从单重和多重激发中分离信号对于具有密集光吸收体的大型系统特别有用,例如天然光合复合物或有机材料。”未来,该团队计划将该方法扩展用于解释新型光伏材料中的能量传输等。