精密测量院在铍-9离子精密测量上取得重要进展

近日，精密测量院冷分子离子研究团队在铍-9离子（9Be+）精密光谱测量上取得重要进展。研究团队在线型离子阱中通过多脉冲对离子态进行制备，实现铍离子基态超精细磁不敏感跃迁测量，成功将弱磁场下铍离子基态超精细常数测量精度提升一个数量级。相关研究成果近期发表在《物理评论A》（Physical Review A）上。

铍-9离子作为少体三电子体系，可被量子电动力学（QED）理论高精度计算；同时，它可以被直接激光冷却形成库仑晶体。在该库仑晶体中，离子具有高度局域化和集体辐射的特别，有助于提升光谱测量的信噪比。此外，铍-9离子具有较高的荷质比，是小质量离子和高离化态离子的理想冷却剂；其核自旋为3/2，通过对离子的超精细结构测量可以反演出核结构信息。

目前，关于铍离子电子基态超精细常数的最高精度测量均是在强场中完成，且不同实验结果之间存在不一致。考虑到抗磁效应对超精细常数测定的影响，在弱磁场（尤其是接近零磁场）下进行高精度测量显得尤为重要。然而，当前弱磁场下的测量精度与强磁场下的测量精度之间存在四个数量级的差距。为了填补这个差距，精密测量冷分子离子团队利用离子阱囚禁电极作为微波天线，在弱场下实现了铍-9离子基态超精细磁不敏感跃迁。通过测量超精细跃迁频率随磁场变化的谱线，拟合得到不依赖于任何物理常数和铍离子结构参数的基态超精细常数，比现有弱磁场下的结果提高了一个数量级。

该研究成果以“Precision measurement of the ground-state hyperfine constant for ⁹Be⁺ in a linear Paul trap via magnetically insensitive hyperfine transitions”为题发表在《物理评论A》（Physical Review A）上。精密测量院博士研究生敖致远和白文丽为共同第一作者，助理研究员彭文翠和研究员童昕为共同通讯作者。

该研究工作得到了国家科技部和国家自然科学基金的资助。

文章链接：http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/4b8w-pxt7