精密测量院在锂离子精密谱研究中取得重要进展

    近日，精密测量院联合加拿大新不伦瑞克大学、加拿大温莎大学、浙江理工大学、海南大学及近代物理研究所等多家科研机构，在锂离子精密光谱研究方面取得了重要进展。研究团队首次通过原子光谱直接提取了锂原子核的电四极矩等关键参数，结果显示⁶Li核电四极矩与当前基于分子光谱的推荐值存在高达6.2σ的显著差异，对现有分子光谱测量方法提出了新的挑战。同时，该成果为非微扰核理论提供了敏感的检验基准，有望推动原子核内部相互作用的深入研究。此外，精确测定的锂核参数将助力重新评估大爆炸核合成中的锂丰度问题，为“宇宙锂之谜”的探索提供新的线索。

    研究团队基于自主研制的亚稳态锂离子束源装置，在前期饱和荧光光谱方案的基础上，首次将光学Ramsey方法应用于离子束流测量，将谱线半高宽从50 MHz压缩至5 MHz，最终使Li⁺超精细结构光谱的测量精度从50 kHz提升至10 kHz，精度较国际上其他团队已发表的结果提高了1至2个数量级。通过高精度理论计算，研究团队进一步直接从原子光谱中提取了锂的核参数。结果显示，⁶Li电四极矩的测量值与现有推荐值存在显著偏差，但与Gamow壳模型的核结构理论计算结果一致。图1展示了采用多种方法得到的⁶Li与⁷Li核电四极矩的比值。

图1. 不同方法测得的⁶Li/⁷Li核电四极矩比值。PS为本研究团队的结果，RV为基于分子光谱的推荐值，其他为各类理论模型的计算结果，其中GSM为本研究基于Gamow壳模型的核结构理论计算结果。

    高克林、管桦实验团队与史庭云理论团队在类氦锂离子研究方面的合作已超过十年。实验团队自主研制的离子束源装置在束流强度与稳定性等关键指标上达到国际先进水平，理论团队开发的高精度少电子原子计算程序包也为锂离子精密光谱测量提供了坚实的理论支撑。目前，锂离子相关研究已取得一系列重要成果 [PRA 102,030801(R) (2020);PRL 125,183002 (2020);PRL 131,103002 (2023);Photonics Res. 13,201 (2025)]。本项研究成果正是该系列工作的又一阶段性进展。

    相关研究成果以Letter形式发表在Physical Review A上。精密测量院研究员管桦与浙江理工大学副教授戚晓秋为论文的共同第一作者，精密测量院研究员史庭云和研究员高克林为共同通讯作者。

    该研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院青年创新促进会和中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等的支持。

    文章链接：DOI: https://doi.org/10.1103/s61z-b1t5