High-accuracy optical clocks based on group 16-like highly charged ions
我们确定激光可访问的过渡组16样高电荷离子作为候选人的高精度光学时钟，包括S-，Se-和Te-样系统。对于这类离子，地面$^{3}P_{J}$精细结构流形表现出不规则的（非单调的$J$）能量有序足够大的电离度。我们考虑了$|^3P_2\rangle \longleftrightarrow |^3P_0\rangle$（基态到第一激发态）的电四极跃迁，对几个原子的性质进行了相对论多体计算，这些性质对光学时钟的发展很重要。所讨论的所有离子都适合于在小规模离子源中生产，并且适合于用单电荷离子进行交感冷却和量子逻辑读出。
2022-09-18 physics.atom-ph
Perspectives on testing fundamental physics with highly charged ions in Penning traps
在潘宁陷阱中，电磁力被用来在良好控制的条件下将带电粒子限制在几乎无限的时间内。已经开发出灵敏的检测方法以允许观察单个存储离子。可以采用各种冷却方法来将捕获粒子的能量降低到接近静止。在这篇综述中，我们总结了如何高度带电的离子提供了独特的可能性，精密测量潘宁陷阱。精确的原子和核质量以及束缚电子的磁矩允许确定基本常数，如电子的质量，或者对基本相互作用进行严格的测试，如束缚态量子电动力学。高精度潘宁阱光谱与高电荷离子的最新结果和未来的前景将进行讨论。
2022-03-15 physics.atom-ph
Theory of bound-electron g factor in highly charged ions
本文介绍了高电荷态离子束缚电子g因子理论的研究现状。评述了相对论、QED、核反冲、原子核结构和电子间相互作用对g因子修正的计算。特别注意强耦合区QED效应的测试和基本常数的确定。
2015-08-03 physics.atom-ph
Half-open Penning trap with efficient light collection for precision laser spectroscopy of highly charged ions
我们已经构思，建造和操作的“半开放”的圆柱形潘宁陷阱的约束和高电荷离子的激光光谱。这种陷阱允许荧光检测采用立体角，这是约一个数量级大于传统的圆柱形潘宁陷阱。在同一时间，所需的静电和静磁性能的封闭端盖的圆柱形潘宁陷阱保存在此重新封装。我们给出了一个详细的帐户上的设计和限制属性，一个表征的陷阱，并显示第一个结果的光收集与陷阱产生的高度带电的离子。
2014-02-27 physics.atom-ph
Prospects for Parity Non-conservation Experiments with Highly Charged Heavy Ions
我们讨论了高电荷态重离子宇称非守恒实验的前景。计算了2 ~ 5电子重离子的能级和宇称混合。我们研究了周期电场组态下的双光子跃迁以及观察到弱矩阵元和斯塔克矩阵元之间干涉效应的可能性。
1996-02-23 atom-ph physics.atom-ph
High-precision atomic clocks with highly charged ions: nuclear spin-zero $f^{12}$-shell ions
使用高电荷离子的光学原子钟在第19位有效数字的计量学上有着诱人的前景。在这里，我们研究高电荷离子的$4f^{12}$基态电子构型内的跃迁。我们考虑缺乏超精细结构的同位素，并表明通过使用特别选择的虚拟时钟跃迁，可以有效地减少电子四极矩耦合到捕获电场梯度的不利影响。估计的系统分数时钟精度被证明是低于$10^{-19}$。
2012-09-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Parity nonconservation in dielectronic recombination of multiply charged ions
讨论了Z>40的多电荷离子上极化电子双电子复合截面中宇称非守恒（PNC）不对称性。这种效应强烈增强的相反宇称的中间化合物离子的密切的双激发态。这种状态是已知的He类离子。然而，这些能级具有大的能量和大的辐射宽度，这阻碍了对PNC不对称性的观察。我们认为，更复杂的离子的偶然简并态可能更适合相应的实验。
2007-06-07 physics.atom-ph
Highly charged ions for atomic clocks and search for variation of the fine structure constant
我们回顾了一些具有光学跃迁的高电荷态离子，这些离子适合于建立极其精确的原子钟。这包括从Hf $^{12+}$到U $^{34+}$的离子，它们具有价电子的$4f^{12}$配置，Ir $^{17+}$离子，它在几乎填满的$4f$子壳层中有一个洞，Ho $^{14+}$、Cf $^{15+}$、Es $^{17+}$和Es $^{16+}$离子。这些离子中的大多数的时钟跃迁对精细结构常数$α$（$α= e^2/\hbar c$）的变化敏感。例如，在一个示例中，钙离子和离子对$α$ -变化具有最大的已知灵敏度，而钬离子看起来是最适合用于实验研究的离子。我们研究了离子的光谱及其作为频率标准使用的相关功能。
2015-02-04 physics.atom-ph
Proposed precision laser spectrometer for trapped, highly charged ions
我们提出了一种新型的精密激光光谱仪捕获，高电荷离子几乎在休息。它由一个圆柱形的开口端盖潘宁陷阱，其中一个外部产生的高电荷离子束可以限制和研究的激光光谱。密集离子云的限制、冷却和压缩的组合将允许高电荷离子的基态超精细分裂以比任何先前实验更好的三个数量级的精度被测量。对同一元素的不同电荷态和不同同位素的系统研究可以实现对束缚态QED的高灵敏度测试和对核性质的精确测定。除了稳定同位素外，半衰期超过1小时的放射性物质也可以进行研究。
2005-10-21 physics.atom-ph
Extended Classical Over-Barrier Model for Collisions of Highly Charged Ions with Conducting and Insulating Surfaces
我们扩展了经典的过势垒模型，模拟了高电荷态离子在掠入射下与导电和绝缘表面相互作用的中和动力学。我们的计算是基于共振和俄歇跃迁的简单模型速率。我们包括目标的介电响应所造成的影响，绝缘体，局部表面电荷。讨论了从导电和绝缘靶到离子的电荷转移过程的特性偏差。我们发现很好的协议与先前发表的实验数据的图像能量增益的各种高电荷离子撞击金，铝，氟化锂和KI晶体。
1997-11-28 physics.atom-ph
Relativistic calculations of isotope shifts in highly charged ions
计算了类铍和类硼氩离子禁戒跃迁的同位素位移。结果表明，只有使用相对论反冲算子可以提供一个适当的评价的质量同位素位移，这强烈地主导了考虑中的离子的场同位素位移。将计算的同位素位移与当前实验的不确定性进行比较，表明对中Z离子反冲效应的相对论理论进行首次测试有很好的前景。
2003-07-31 physics.atom-ph
Stringent tests of QED using highly charged ions
综述了高电荷态离子QED实验的现状。兰姆位移和过渡能的理论预测与现有的实验数据进行了比较。报道了高电荷态离子超精细分裂和$g$因子同位素位移的最新研究成果。特别注意在强耦合区域内和Furry图像之外的QED测试。最后对低能重离子碰撞产生的超临界场QED实验的前景进行了展望。
2018-12-03 physics.atom-ph
Excitation of highly charged hydrogen-like ions by the impact of equivelocity electrons and protons: a comparative study
我们考虑激发高电荷的类氢离子的碰撞的等速电子和质子。质子的动能比等速电子的大三个数量级以上。然而，它示出，尽管这一事实，电子可以更有效地诱导激发在碰撞速度（略）高于阈值的电子碰撞激发。其基本原因是高电荷离子核的吸引场对电子运动的强烈扭曲。
2013-02-28 physics.atom-ph
EUV magnetic-dipole lines from highly-charged high-Z ions with an open 3d shell
美国国家标准与技术研究所的电子束离子阱（EBIT）被用来产生具有开放3D外壳的铪、钽和金的高电荷离子。用平场掠入射光谱仪在4.5 nm ~ 25 nm波长范围内记录了这些离子的极紫外（EUV）光谱。总共有133个新的谱线，主要是由于磁偶极跃迁内的基态$3d^n$配置的Co-类K-类离子，通过比较能量依赖的实验光谱与详细的碰撞辐射建模的EBIT等离子体。
2012-12-08 physics.atom-ph
Capture and isolation of highly-charged ions in a unitary Penning trap
我们最近使用了一个紧凑的潘宁阱捕获和分离从电子束离子阱（EBIT）在美国国家标准与技术研究所（NIST）提取的高电荷离子。隔离的电荷状态的高度剥离的氩和氖离子与总电荷$Q \geq 10$，在高达$4\times 10^3\,Q$ eV的能量提取，被捕获在阱深度为$\,\approx (4\, {\rm to}\, 12)\,Q$ eV的陷阱。在这里，我们详细讨论的过程中，以优化速度调谐，捕获和存储的高电荷离子在一个单一的潘宁陷阱，旨在提供方便的径向访问原子或激光束的电荷交换或光谱实验，如那些感兴趣的建议研究的单电子离子在里德堡态或光学跃迁的亚稳态在多电荷离子。在接近最佳的条件下，在这种稀土潘宁阱中捕获和分离的离子的特征在于初始能量分布比通常在EBIT中发现的窄$\approx$ 60倍。这种热能的减少是被动地获得的，而在离子捕获阱中没有应用任何主动冷却方案。
2013-12-02 physics.atom-ph
Collisions of Slow Highly Charged Ions with Surfaces
本文通过几个例子，评述了多电荷离子与表面碰撞的研究进展。它们的范围从基本的准单电子过程到高度复杂的烧蚀和材料改性过程。将讨论开放的问题和未来可能的方向。
2006-05-29 physics.atom-ph physics.comp-ph
Highly-charged ions as a basis of optical atomic clockwork of exceptional accuracy
提出了一种基于高电荷态离子的新型原子钟。我们考虑了高电荷态离子的$4f^{12}$基态组态中的高禁戒激光可及跃迁。我们对系统效应的评估表明，这些跃迁可用于建造非常精确的原子钟，它可能与最近提出的核钟在精度上竞争。
2012-08-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quadratic Zeeman and Electric Quadrupole Shifts in Highly Charged Ions
本文针对高电荷离子在外部电磁场中的二次塞曼位移和电四极位移，提出系统理论分析方法，并利用多组态狄拉克-福克方法计算了多种离子的相关系数，服务于光钟和基础物理实验。
2024-11-08 physics.atom-ph
X-ray resonant photoexcitation: line widths and energies of Kα transitions in highly charged Fe ions
高电荷态铁离子Kα跃迁的光吸收和荧光是天体物理环境中X射线辐射传输的重要机制。本文研究了高电荷态铁离子从类氦到类氟的主要Kα跃迁引起的光吸收。17+）在PETRA III同步加速器光子源处使用约6.6keV的单色X射线。自然线宽确定迄今未达到的精度。所观察到的过渡是特别感兴趣的光激发等离子体中发现的X射线双星和活动星系核的理解。
2013-07-25 physics.atom-ph
Nuclear recoil effect on the g factor of highly charged Li-like ions
在Z=10-92的范围内，评价了核反冲效应对高电荷态类锂离子g因子的影响。计算采用1/Z微扰理论。单电子反冲的贡献是在完全相对论的方法与波函数，约占屏蔽效应进行评估。在Breit近似下，用四分量方法计算了1/Z中一阶和高阶的双电子反冲贡献。
2018-07-23 physics.atom-ph
New method for highly accurate calculations of the photodetachment cross-sections of the negatively charged hydrogen ions
本文提出了一种计算负氢离子光剥离截面的新方法。这种有效的，快速的和数值稳定的方法是基于使用的瑞利公式的球贝塞尔函数。利用为负电荷氢离子${}^{\infty}$ H $^{-}$，${}^{1}$ H $^{-}$（protium），${}^{2}$ H $^{-}$（deuterium D $^{-}$）和${}^{3}$ H $^{-}$（tritium T $^{-}$）构造的高精度、真实相关的变分波函数，测定了这些离子的光剥离截面.我们的方法允许一个调查的负电荷的氢离子的光剥离的问题完全，即没有任何限制的数值的光电子动量$p_e$。
2015-09-07 astro-ph.SR physics.atom-ph
Properties of negatively charged lithium ions and evaluation of the half-life of ${}^{7}$Be atom(s)
用精确的变分计算方法确定了四电子锂离子Li $^{-}$在其基态$2^{2}S-$和同位素取代的${}^{6}$ Li $^{-}$和${}^{7}$ Li $^{-}$离子在其基态$2^1S-$的束缚态性质.本研究中讨论的另一个密切相关的问题是铍-7同位素半衰期的精确数值评估。这个问题对于现代放射化学来说是至关重要的。
2015-07-14 physics.atom-ph
A cryogenic radio-frequency ion trap for quantum logic spectroscopy of highly charged ions
本文介绍了一种用于高电荷态离子量子逻辑谱的低温射频离子阱系统。它包括一个分段的线性保罗陷阱，在真空成像透镜和螺旋谐振腔。我们证明了基态冷却的所有三种模式的运动的一个单一的$^9$是$^+$离子，并确定它们的加热速率以及过量的轴向微动。该陷阱显示了迄今为止公布的最低水平的电场噪声之一。我们调查的磁场噪声抑制在低温屏蔽由分段铜，所产生的磁场稳定性在离子的位置和所产生的相干时间。使用这种陷阱结合电子束离子阱和减速束线，我们已经能够捕获单个高电荷的Ar $^{13+}$（Ar XIV）离子同时与单个的$^+$离子，高电荷离子的第一个量子逻辑光谱的关键先决条件。
2019-01-10 physics.atom-ph
Highly charged ions of heavy actinides as sensitive probes for time variation of the fine structure constant
本研究通过理论分析铀到锿的重锕系高电荷离子，发现多种电离度约10的离子中存在对精细结构常数变化敏感的6p-5f光学跃迁，其中部分可作为光钟跃迁，为探测精细结构常数时间变化提供了新候选体系。
2024-05-20 physics.atom-ph
Nuclear magnetic shielding in highly charged ions
在Z=32-92的范围内，对H-、Li-和B-类离子的基态用完全相对论方法考虑了核磁屏蔽.电子间相互作用的评价，在锂和B类离子的微扰理论的第一顺序。计算是基于有限场法。采用双动力学平衡法数值求解了包含磁场和超精细相互作用的狄拉克方程。核磁屏蔽常数是从高精度g因子测量中准确确定核磁矩的重要因素。
2021-08-27 physics.atom-ph
High-precision metrology of highly charged ions via relativistic resonance fluorescence
通过求解多能级模型中的含时主方程，在相对论条件下研究了激光驱动高电荷态离子的共振荧光。我们的从头算方法的基础上的狄拉克方程允许调查高度相对论离子，因此，提供了一个敏感的手段来测试相关的相对论动力学，束缚态量子电动力学现象和核效应，通过应用相干光与x射线频率。通过测量干涉缩窄的荧光光谱，可以以前所未有的精度确定原子的偶极矩或多极矩。
2010-11-29 physics.atom-ph quant-ph
Progress in quantum electrodynamics theory of highly charged ions
综述了高电荷态离子量子电动力学（QED）计算的最新进展。的结合能，超精细分裂，和g因子的理论预测，并与现有的实验数据进行比较。特别注意在强场区的束缚态QED测试。最后讨论了在最强电场和磁场下QED实验以及用重离子测定精细结构常数和核磁矩的前景。
2013-09-20 physics.atom-ph quant-ph
Evaluation of the low-lying energy levels of two- and three-electron configurations for multi-charged ions
对核电荷数为$60\le Z \le 93$的离子的低位两电子和三电子组态的单光子和双光子电子间相互作用进行了精确的QED计算。三光子相互作用也被部分考虑。采用库仑规范。结果与现有的实验数据和不同的计算进行了比较。详细研究了在交叉点Z=64和Z=92附近的组态$1s_{1/2}2s_{1/2} {}^1 S_0$、$1s_{1/2}2p_{1/2} {}^3 P_0$的能级的行为。交叉点是重要的，为未来的实验研究宇称非守恒（PNC）效应在高电荷离子。
2002-07-12 physics.atom-ph
Hole transitions in multiply-charged ions for precision laser spectroscopy and searching for alpha-variation
我们考虑多电荷离子中的电子空穴（原子系统中充满的壳层中的空位）的跃迁，由于空穴的能级交叉，其频率在光学原子钟的范围内。强E1跃迁为激光冷却和捕获提供了新的选择，而窄跃迁可用于高精度光谱学和基础物理测试。我们表明，空穴过渡可以有极高的灵敏度α变化由于大的相对论修正，并提出候选过渡具有更大的α灵敏度比任何以前看到的原子系统。
2011-03-15 physics.atom-ph
Electronic bridge excitation in highly charged Th-229 ions
从理论上研究了高电荷态离子中8 eV $^{229m}$ Th异构体的电子桥激发机制。通过利用开放$4f$轨道的富能级方案和高电荷离子对抗光电离的鲁棒性，可以使用脉冲高强度光学激光通过将其耦合到电子壳层来有效地驱动核跃迁。我们展示了如何实现一个有前途的电子桥计划，在电子束离子阱从亚稳态的电子状态。这种设置将避免对可调谐真空紫外激光器的需要。根据我们的理论预测，确定异构体的能量与$10^{-5}$ eV的不确定性，可以实现在一天的测量时间使用现实的激光参数。
2020-01-17 physics.atom-ph
Relativistic nuclear recoil effect on the $g$ factor of highly charged boronlike ions
研究了高电荷态类硼离子基态$g$因子的核反冲效应，得到了电子与核质量比$m/M$的一级关系.在严格的QED形式体系中，在参数$αZ$中非微扰地计算了主要的单电子和双电子反冲贡献。在Breit近似下，利用$1/Z$中的一阶微扰理论计算了电子间相互作用对核反冲效应的修正。高阶电子间相互作用的修正部分地考虑与有效屏蔽电位进行计算。所获得的结果代表了最准确的最新治疗的核反冲效应的$g$因素的高度带电的B-类离子的范围$Z = 20$- $92$。
2018-11-05 physics.atom-ph
Experimental access to higher-order Zeeman effects by precision spectroscopy of highly charged ions in a Penning trap
提出了一种在潘宁阱中研究高电荷态离子的激光-微波双共振光谱的实验方案和装置。这样的光谱学允许由于阱的磁场的精细和超精细结构能级的塞曼分裂的高度精确的测量。我们已经进行了详细的计算塞曼效应的框架中的量子电动力学的束缚态，目前在这样的高电荷离子。我们发现，除了线性塞曼效应外，二阶和三阶塞曼效应也分别在10^-4和10^-8的水平上对分裂有贡献，因此可以在目前准备中的ARTEMIS实验可达到的光谱分辨率范围内进行测定。
2013-06-06 physics.atom-ph
Nuclear polarization study: New frontiers for tests of QED in heavy highly charged ions
本文系统地研究了单电子和少电子重离子的核极化效应。计算了$1/Z$中零级和一级核极化修正对结合能、超精细分裂和束缚电子g因子的影响。结果表明，核极化的贡献可以基本上同时取消刚性核修正。这为研究强电磁场中的QED效应和确定基本常数提供了新的前景。
2015-04-22 physics.atom-ph
Photo fragmentation of large dimers into singly charged ions via the knockout mechanism
我们研究了由光子吸收引起的大分子二聚体分裂成两个单电荷离子的过程。在这个过程中，从二聚体的一个原子发射出的光电子有一定的机会击中另一个原子，击倒它的一个电子。这导致两个单电荷离子的产生和随后的剩余双电荷系统的库仑爆炸。我们发展了这个过程的理论，并应用它计算了$^4$ He $_2$，$^7$ Li - $^4$ He和$^6$ Li - $^4$ He二聚体的碎裂。我们对氦二聚体的计算结果与实验数据吻合得很好。对于锂-氦二聚体（实验数据仍然缺乏），我们的结果预测，这种碎裂机制变得更加有效的比在情况下的他$_2$。我们还表明，反冲效应是次要的，所谓的反射近似是非常准确的大二聚体。
2021-08-06 physics.atom-ph
Electroweak Decay Studies of Highly Charged Radioactive Ions with TITAN at TRIUMF
几种电弱放射性衰变模式需要原子核和组成原子内的束缚电子之间的相互作用。因此，各个衰变的概率不仅受到原子核中初态和末态结构的影响，而且还强烈依赖于原子的电荷。适合这些稀有同位素部分或完全电离的条件自然发生在炎热、稠密的天体物理环境中，但也可以在实验室中人工产生，以选择性地阻止某些放射性衰变模式。由于在高电荷状态下产生和储存放射性离子所需的实验室条件，对这种情况进行直接实验研究是极其困难的。一个新的电子束离子阱（EBIT）衰变设置与TITAN实验在TRIUMF已成功地证明了这种技术的高电荷离子的放射性衰变进行光谱学。
2016-11-18 nucl-ex physics.atom-ph physics.ins-det
Magnetic-dipole transitions in highly-charged ions as a basis of ultra-precise optical clocks
我们评估的可行性，使用磁偶极子（M1）过渡高电荷离子的光学原子钟表异常准确的基础。我们考虑了一系列的可能性，包括M1过渡的时钟水平相同的精细结构和超精细结构的流形。在高电荷离子中，这些跃迁位于光谱的光学部分，可以用激光探测。最直接的优点来自于时钟能级的低简并性和原子结构的简单性，以及可以忽略的四极移。我们证明，这样的时钟可以有预测的分数精度低于$10^{-20}-10^{-21}$水平的所有常见的系统效应，如黑体辐射，塞曼，AC斯塔克和四极移。请注意，通常采用的超精细时钟跃迁位于微波光谱区域。我们的建议将这种过渡移动到光域。由于超精细跃迁频率依赖于精细结构常数、电子与质子质量比和核磁矩，我们的建议扩展了探测基本常数时空变化的实验方案范围。
2014-11-01 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
PENTATRAP: A novel cryogenic multi-Penning trap experiment for high-precision mass measurements on highly charged ions
新型五潘宁阱质谱仪PENTATRAP是在海德堡的马克斯-普朗克核物理研究所（MPIK）开发的。感兴趣的离子是长寿命的高电荷核素，直到裸露的铀。PENTATRAP的目标是使质量偶极的质量比精确到10^12分之几。PENTATRAP的一个物理计划包括与中微子物理学相关的β跃迁的Q值测量，极端电场状态下量子电动力学的严格测试，以及狭义相对论的测试。PENTATRAP的主要特点是可以获得高电荷离子源、多阱配置、同时测量频率、连续精确监测磁场波动、不同离子之间的快速交换以及高度灵敏的低温无损检测系统。本文介绍了研制新型质谱计PENTATRAP的动机、实验装置和现状。
2011-10-13 physics.atom-ph
Plasma Effects On Atomic Data For The K-Vacancy States Of Highly Charged Iron Ions
本工作的主要目标是估计等离子体环境对高电荷态铁离子中K空位态原子参数的影响，在天体物理背景下的吸积盘周围的黑洞。为了做到这一点，多组态Dirac-Fock计算已经进行了考虑时间平均Debye-Hückel势的电子-核和电子-电子相互作用。本文报道了Fe ~（23+）和Fe ~（24+）离子的电离势、K阈值、跃迁能和辐射发射率的初步结果。
2017-01-20 physics.atom-ph
Angle-resolved x-ray spectroscopic scheme to determine overlapping hyperfine splittings in highly charged helium-like ions
本文提出了一种角分辨X射线光谱方案，用于测定高电荷态离子的超精细分裂。对于类氦离子，特别是，我们建议测量的角分布或极化的$1s2p~^{3}P_{1}, F \rightarrow 1s^{2}~^{1}S_{0}, F_{f}$发射后的初始$1s2s~^{1}S_{0}, F_{i}$水平的受激衰减。研究发现，发射的X射线光子的角度和偏振特性都强烈依赖于部分重叠的超精细$1s2p~^{3}P_{1}, F$共振的（相对）\textit{splitting}，从而有助于解析它们的超精细结构.所提出的方案是可行的，与当今的光子探测器，并允许测量的超精细分裂的类氦离子的相对精度约为$10^{-4}$。
2017-07-11 physics.atom-ph
Laser spectroscopy of hyperfine structure in highly-charged ions: a test of QED at high fields
概述了激光光谱实验与冷，捕获，高电荷离子，这将是在德国达姆施塔特GSI的HITRAP设施进行。这些对基态超精细分裂的高分辨率测量将比以前的测量精确三个数量级。此外，通过对相同同位素的类氢离子和类锂离子的超精细分裂测量结果的比较，可以在几个百分点内确定高电磁场下的QED效应。几个候选离子适合这些激光光谱研究。
2007-04-26 physics.atom-ph physics.gen-ph
Highly charged ions: optical clocks and applications in fundamental physics
频率计量学和光学钟的最新发展是以原子和单电荷离子的电子跃迁为参考的。这些系统使得相对频率的不确定性在$10^{-18}$的几个部分的水平。这一成就不仅允许极其精确的时间和频率测量，而且还可以探索我们对基本物理的理解，例如基本常数的变化，局部洛伦兹不变性的破坏，以及物理学标准模型之外的力。此外，新型时钟正在推动复杂技术应用的发展。时钟在基础物理中的应用的关键是对标准模型和爱因斯坦相对论之外的效应的高灵敏度以及时钟的小频率不确定性。高电荷离子提供了两者。它们被认为是高精度的时钟，因为它们具有光学跃迁，与当前的原子钟种类相比，光学跃迁可以非常窄并且对外部扰动不敏感。选择不同电荷状态的高电荷离子提供了窄的跃迁，这些跃迁是对精细结构常数和电子与质子质量比以及其他新物理效应的变化最敏感的跃迁之一。在捕获和交感冷却高电荷离子的最新进展将在未来实现高精度的光学光谱。在计算选定的高电荷离子的属性的进展，允许系统的位移和预测的敏感性的“新物理”的影响进行评估。本文综述了该领域的理论和实验研究现状。
2018-03-17 physics.atom-ph
Relativistic calculations of the isotope shifts in highly charged Li-like ions
用相对论方法计算了高电荷态类锂离子能级的同位素位移。通过合并微扰和大尺度组态相互作用Dirac-Fock-Sturm（CI-DFS）方法计算核反冲（质量位移）贡献。核尺寸（场位移）的贡献进行了评估的CI-DFS方法，包括电子相关，Breit，和QED修正。核变形和核极化的锂类钕，钍和铀的同位素位移的修正也被认为是。计算结果与用其他方法得到的理论值进行了比较。
2014-10-26 physics.atom-ph
HITRAP: A facility at GSI for highly charged ions
本文介绍了德国物理研究院新的高电荷态离子捕获装置的概况和现状。该设施于2005年开工，预计2008年完工。一旦运行，高电荷离子将从实验储存环ESR加载到HITRAP设施，在那里它们被减速和冷却。初始快离子的动能减少了超过14个数量级，并且它们的热能被冷却到低温。冷离子随后被输送到广泛的原子物理学实验中。
2007-10-30 physics.atom-ph physics.gen-ph
Main Magnetic Focus Ion Trap, new tool for trapping of highly charged ions
提出了在聚焦磁场中，利用电子束形成的局域离子阱产生高电荷态离子的方法。实验结果表明，存在的铱离子的电荷高达50+。据估计，局域离子阱中的平均电子流密度可达到10 kA/cm ^2量级。这种类型的电子束能量在3-10 keV的范围内的设备的试点例子也被提出。
2014-03-10 physics.acc-ph physics.atom-ph physics.plasm-ph
Optical transitions in highly-charged californium ions with high sensitivity to variation of the fine-structure constant
我们研究了高电荷的Cf离子的电子跃迁，这些离子在光学激光的频率范围内，并且对精细结构常数α的潜在变化具有非常高的灵敏度。跃迁是在光学尽管大的电离能，因为他们躺在水平交叉的5f和6p价轨道的铊等电子序列。Cf16+是一种特别丰富的离子，具有几条窄线，具有最小化某些系统效应的特性。Cf16+具有非常大的核电荷和大的电离能，导致原子系统中最大的α灵敏度。线路包括正和负移位器。
2012-04-03 physics.atom-ph
Bound state properties and photodetachment of the negatively charged hydrogen ions
考虑了负氢离子H $^{-}$对恒星辐射光谱中红外和可见光辐射的吸收。导出了负电荷氢离子光剥离截面的显式表达式。以高精度和大量的光电子动量/能量测定了${}^{\infty}$ H $^{-}$、${}^{3}$ H $^{-}$（或T $^{-}$）、${}^{2}$ H $^{-}$（或D $^{-}$）和${}^{1}$ H $^{-}$离子的光电子横截面。我们介绍的标准，可用于评估的氢离子（S）的高精度波函数的整体质量。这些标准之一是基于对带负电荷的氢离子中的最低阶QED校正的高度精确计算，所述氢离子包括${}^{1}$ H $^{-}$（protium）、${}^{2}$ H $^{-}$（deuterium）、${}^{3}$ H $^{-}$（tritium）和具有无限重核的模型离子${}^{\infty}$ H $^{-}$。本文发展了一种计算不同阶贝塞尔函数的三体积分的有效方法。对带负电荷的氢离子的光剥离截面进行了初步的计算。本文简要地讨论了中性氢原子场中的逆韧致辐射。
2015-05-28 astro-ph.SR physics.atom-ph
Selective highly charged ions as the prospective optical clock candidates with quality factors larger than $10^{15}$
我们在这里提出了几个选择性的高电荷离子（HCIs），即镍$^{12+}$和铜$^{13+}$，钯$^{12+}$和银$^{13+}$，不仅承诺是非常高精度的光学时钟低于$10^{-19}$的不确定性，但也提供大于$10^{15}$的品质因数，但具有简单的原子结构的实验装置。此外，这些离子具有较强的光学磁偶极（M1）跃迁比以前提出的HCI时钟。它们可用于冷却和检测技术。为了证明低于$10^{-19}$水平的投影分数不确定性，我们已经估计了由于许多传统的系统学表现在原子钟实验中，如塞曼，斯塔克，黑体辐射，和电四极移，通过执行相关的原子性质的计算的典型数量级。
2018-01-28 physics.atom-ph
Many-electron effects on the x-ray Rayleigh scattering by highly charged He-like ions
从理论上研究了多电子高电荷态离子对X射线的瑞利散射。基于严格的量子电动力学方法，发展了多电子微扰理论，并应用于类氦离子对高能光子的弹性散射.使用这种精心设计的方法，我们在这里调查的多电子效应超出了独立粒子近似（IPA）的传统用于描述的瑞利散射。计算了类氦离子Ni $^{26+}$、Ni $^{52+}$和Au $^{77+}$在基态的X射线散射总截面和角微分截面。结果表明，对于高能光子，封闭的$K$壳层的散射，IPA以外的影响不超过2%。
2016-03-07 physics.atom-ph
QED tests with highly-charged ions
综述了束缚态量子电动力学计算少电子离子跃迁能的研究现状。本文介绍了对单体和二体QED修正的评价，以及用现代QED计算不能评价的多体效应的评价方法。实验方法，他们随着时间的推移，以及准确性的进展。对少电子离子的跃迁能进行了详细的理论和实验定量比较。特别讨论了原子序数对核尺寸修正对QED实验质量的影响，并考虑了超精细跃迁能和束缚电子Land{é} $g$ -因子的情况。
2019-09-13 physics.atom-ph
Strongly Enhanced Effects of Lorentz-Symmetry Violation in Yb$^+$ and Highly Charged Ions
用Ca $^+$离子进行的洛伦兹对称性测试证明了使用受量子信息启发的技术进行基础物理测试的潜力。一个系统的研究原子系统的灵敏度洛仑兹破坏确定镱离子作为一个理想的系统，具有高灵敏度，以及良好的实验可控性。用Yb $^+$离子在电子-光子部分进行洛伦兹破坏物理的测试有可能达到10 $^{-23}$的水平，比目前的最佳界限灵敏5个数量级。用高电荷离子也可以达到类似的灵敏度。
2016-07-27 hep-ph physics.atom-ph quant-ph
Multi-configuration Dirac-Hartree-Fock calculations of forbidden transitions within the 3d^k ground configurations of highly charged ions (Z=72-83)
采用自洽多组态Dirac-Hartree-Fock（MCDHF）方法对高电荷态离子（$Z=72-83$）的$3s^2 3p^6 3d^k$（$k=1-9$）基态组态进行了计算.给出了所有这些能级的\textbf{excitation energies}、波长、谱线强度、振子强度、磁偶极（M1）和电四极（E2）跃迁率的完整和一致的数据集。我们将我们的结果与文献中的结果进行了比较，并对数据的准确性进行了评估。我们预测了新的能级和跃迁几率，没有其他的实验或理论结果，这将成为未来实验工作的基础。
2017-02-14 physics.atom-ph
Atomic physics experiments with trapped and cooled highly charged ions
在原子物理学的许多基础实验中，俘获和冷却技术已成为非常重要的技术。当应用于高电荷离子限制在潘宁陷阱，这些程序是非常有效的测试量子电动力学在极端的电磁场产生的重高电荷离子，如铀U $^{91+}$。此外，在这些简单的系统中，可以高精度地确定基本常数或核的基态性质。最后，通过研究单个俘获的放射性离子，可以通过观察母体同位素信号的消失和子体同位素信号的出现来详细研究其核衰变。目前正在GSI建造的HITRAP设施将使这种在极低能量下对高电荷离子进行的实验成为可能。还将简要介绍预计将于2014年投入运行的未来反质子和离子研究设施。
2007-04-26 physics.atom-ph physics.gen-ph
Relativistic, QED and nuclear effects in highly charged ions revealed by resonant electron-ion recombination in storage rings
少电子离子的双电子复合（DR）已发展成为高电荷离子的灵敏光谱工具。这是由于重离子储存环的电子束制备和离子束冷却技术的技术进步。最近的实验明确地证明，DR碰撞光谱已成为敏感的二阶QED和核效应。本文讨论了低能DR共振的高分辨光谱学、重类氢离子的KLL DR实验研究、DR共振的同位素位移测量以及利用DR测量二价离子超精细诱导衰变率的实验研究等方面的最新进展。
2008-08-15 physics.acc-ph physics.atom-ph
A vacuum double-crystal spectrometer for reference-free highly charged ions X-ray spectroscopy
我们已经建立了一个真空双晶谱仪，它耦合到电子回旋共振离子源，允许测量低能量X射线跃迁的高度带电离子的精度为百万分之几的顺序。我们详细介绍了仪器及其性能。此外，我们还给出了Ar $^{14+}$，Ar $^{15+}$和Ar $^{16+}$的几个跃迁谱。我们已经开发了一个从头算模拟代码，使我们能够获得准确的线轮廓。它可以以前所未有的精度再现实验光谱。轮廓的质量允许直接确定线宽。
2012-10-22 physics.atom-ph
