Improved frequency measurement of the $^1S_{0}$-$^3P_{0}$ clock transition in $^{87}$Sr using the Cs fountain clock at NMIJ as a transfer oscillator
我们进行了绝对频率测量的$^1S_{0}$ - $^3P_{0}$过渡的$^{87}$ Sr的分数不确定度为$1.2 \times 10^{-15}$，这是不到三分之一，我们以前的测量。铯喷泉原子钟被用作转移振荡器，以减少锶光晶格钟和SI秒之间的联系的不确定性。跃迁频率的绝对值为429 228 004 229 873.56（49）Hz。
2015-09-14 physics.atom-ph
Optical Stabilization of a Microwave Oscillator for Fountain Clock Interrogation
我们描述了一种用于初级铯喷泉钟的微波振荡器的光学稳频方案。由于其优越的相位噪声特性，该方案，这是基于超稳激光器和飞秒激光频率梳，克服了频率不稳定的喷泉时钟的限制，以前使用的石英振荡器为基础的频率合成。所提出的方案结合了短期的频率不稳定性的光学腔和长期的频率不稳定性的氢脉泽的微波振荡器的转移，并被设计为提供连续的长期操作延长测量周期的几个星期。双重稳定化方案的使用一方面确保了喷泉频率对氢脉泽频率的参考，另一方面导致喷泉询问信号的相位噪声水平，这使得喷泉频率不稳定性处于量子投影噪声受限的$2.5 \times 10^{-14} (τ/\mathrm{s})^{-1/2}$水平。
2016-11-15 physics.atom-ph
Loading of a fountain clock with an enhanced Low-Velocity Intense Source of atoms
我们提出了改进铯喷泉钟的光学糖蜜中的原子加载的实验工作，采用低速强原子源（LVIS）[Lu等人，物理修订信函77，3331（1996）]，我们通过添加“暗”态泵浦激光器对其进行了修改。通过这种修改，原子源在平均原子速度为$8.6$ m/s时具有平均通量为$4 \times 10^{8}$ atoms/s。与使用背景气体加载的喷泉操作相比，我们实现了40倍的加载和检测原子数的显着增加。在量子投影噪声受限的情况下，用探测到的原子总数$N_{\mathrm{at}}=2.9 \times 10^6$操作喷泉钟，证明了频率不稳定性$σ_y\left(1\text{s}\right)=2.7 \times 10^{-14}$。
2016-01-19 physics.atom-ph
Continuous optical generation of microwave signals for fountain clocks
本研究开发了基于腔稳激光器与商用频率梳的装置，为铯喷泉钟光学产生超稳定9.6 GHz微波信号，相位噪声支持低$10^{-14}$量级的量子投影噪声限制不稳定性，且基本免维护。
2023-08-17 physics.atom-ph
Microwave-clock timescale with instability on order of $10^{-17}$
原子喷泉作为业务时钟的基本限制被认为是。美国海军天文台的四个铷喷泉运行超过5.5年，已经证明了连续运行时钟的前所未有的长期稳定性[1，2]。只有这些铷喷泉，可以创建一个后处理的时间尺度，通过补偿偶尔的频率步进，显示出优于任何单个时钟的长期性能。通过与世界上的主要标准进行比较，我们证明了该铷喷泉时标的不稳定性，达到了中等$10^{-17}$的水平，零漂移为$1.3 \times 10^{-19}$ /天。我们讨论的基本限制，由于共同的模式行为或个人喷泉的性能，无法纠正。
2017-04-05 physics.atom-ph
Advances in the accuracy, stability, and reliability of the PTB primary fountain clocks
本文介绍了德国物理技术研究院（PTB）两个铯原子喷泉频率基准CSF1和CSF2的系统不确定度、频率不稳定度和长期可靠性的改进。我们进一步研究了许多系统性影响，并对喷泉进行了一些修改。采用光稳微波振荡器，在高原子密度下，CSF1的量子投影噪声限制频率不稳定性改善为$7.2 \times 10^{-14} (τ/1\,\mathrm{s})^{-1/2}$，CSF2的量子投影噪声限制频率不稳定性改善为$2.5 \times 10^{-14} (τ/1\,\mathrm{s})^{-1/2}$. CSF 1和CSF 2的系统不确定度分别降为$2.74 \times 10^{-16}$和$1.71 \times 10^{-16}$。这两个喷泉钟定期校准国际原子时（TAI）的刻度单位和协调世界时（PTB）的本地实现，并作为测量本地和远程光学频率标准频率的参考。
2018-09-10 physics.atom-ph
C-field smoothing by trajectory dynamically tracing compensation in rubidium fountain clock
我们提出了一种动态轨迹跟踪补偿方法来平滑静态磁场（C场）的空间波动，提供了一个量化轴的喷泉钟。C场线圈电流根据原子沿飞行轨迹经历的磁场进行点对点调整。在Ramsey询问期间，与具有恒定电流的静态磁场下的5 nT相比，实现了具有0.2 nT不确定性的均匀场。与我们计算的二阶塞曼位移相关联的相应的不确定性提高了一个数量级。该技术为改善磁场均匀性提供了一种替代方法，特别是对于难以用磁屏蔽加工的大型设备。我们的方法简单、稳健，并且在有关二次塞曼位移造成的主要不确定性贡献的频率评估中至关重要。
2017-09-28 physics.atom-ph
Demonstration of a Dual Alkali Rb/Cs Atomic Fountain Clock
我们报道了一个Rb/Cs双原子喷泉钟的工作。133 Cs和87 Rb原子在LNE-SYRTE的FO 2双喷泉中同时冷却、发射和检测。双时钟操作发生时，稳定性或精度都没有下降。我们描述了实现这种同时操作的关键功能。我们还报告的第一个Rb/Cs的频率测量活动与FO 2在这个双原子钟配置，包括一个新的绝对87 Rb超精细频率的测定结果。
2013-01-03 physics.atom-ph quant-ph
Evaluation of Doppler Shifts to Improve the Accuracy of Primary Atomic Fountain Clocks
我们证明了测量和从头计算之间的协议所造成的频率偏移的分布腔相位变化的微波腔中的一个主要原子喷泉钟。对空腔有限元模型的实验验证首次定量评估了这种主要不确定性，并将其降为δ nu / nu = 8.4 \times 10^-17。将这些实验技术应用于改进微波谐振腔的时钟，将产生可忽略的分布式谐振腔相位不确定度，小于\pm 1 \times 10^-17。
2011-03-08 physics.atom-ph quant-ph
Atomic fountains and optical clocks at SYRTE: status and perspectives
在这篇文章中，我们报告的工作与LNE SYRTE原子钟合奏在过去的10年。我们涵盖了原子喷泉及其应用于计时的进展。我们还介绍了基于锶和汞的光晶格钟的发展。我们报告的基本物理定律的测试与这些高度准确的原子钟。我们还报告了与SI秒未来可能的重新定义相关的工作。
2015-07-16 physics.atom-ph physics.optics
100-ns-level timing holdover after 12 years for rubidium atomic fountains
本文基于美国海军天文台四台铷喷泉钟12年不间断数据，分析了其长期时间性能，其中最优喷泉钟在3年处TDEV为8纳秒，12年时间保持能力达±14纳秒。
2025-08-18 physics.atom-ph
Absolute frequency measurement of a Yb optical clock at the limit of the Cs fountain
本研究使用光晶格钟IT-Yb1对比低温铯喷泉钟IT-CsF2，在14个月内测量了171Yb的绝对频率，总分数不确定度受限于铯钟，结果证实了Yb作为秒次级表示的可靠性，对SI重新定义秒具有重要意义。
2022-12-29 physics.atom-ph
A grating-chip atomic fountain
本文提出一种基于光栅磁光阱的紧凑型冷原子喷泉，在简化光路中实现原子冷却与发射，测得拉姆齐时间达100 ms、线宽5 Hz，并验证了单次稳定度提升，有望兼顾冷原子钟的便携性与短长期稳定度。
2022-07-26 physics.atom-ph
A low phase noise microwave frequency synthesizer based on parameters optimized NLTL for Cs fountain clock
我们报告的发展和相位噪声性能的9.1926 GHz的微波频率合成器被用作本机振荡器的Cs喷泉时钟。它基于超低相位噪声的5 MHz恒温晶体振荡器（OCXO）和100 MHz压控晶体振荡器（VCXO）的倍频和合成，倍频的关键部件是用作频率梳发生器的非线性传输线（NLTL）。通过对NLTL的输入功率、输入阻抗和输出阻抗进行优化，改善了频率合成器的相位噪声。在1 Hz、10 Hz、100 Hz、1 kHz和10 kHz偏频下，测得9.1926 GHz输出信号的绝对相位噪声分别为-64 dBc/Hz、-83 dBc/Hz、-92 dBc/Hz、-117 dBc/Hz和-119 dBc/Hz。在1 Hz偏频处，该频率合成器的残余相位噪声为-82 dBc/Hz。测量结果表明，在1 ~ 100 Hz频率范围内，绝对相位噪声主要受振荡器相位噪声的限制。绝对相位噪声对喷泉钟短期频率稳定度的贡献为7.0 × 10 ~（-14）。测得该频率合成器的剩余频率稳定度为1.5 × 10 ~（-14），这与由频率合成器的剩余相位噪声引起的频率稳定度的计算值相一致。同时设计并实现了干涉型微波开关，消除了微波泄漏引起的频率漂移。开关的消光比大于50 dB。在该方案中，我们只使用商业上可用的组件来构建微波频率合成器具有良好的相位噪声性能的高性能Cs喷泉时钟。
2018-02-08 physics.atom-ph
Ultra-low noise microwave generation with fiber-based optical frequency comb and application to atomic fountain clock
我们演示了使用基于光纤的飞秒激光器锁定到一个超稳定的光学腔，以产生低噪声的微波参考信号。与液氦低温蓝宝石振荡器（CSO）和钛宝石基光学频率梳系统的比较表明，在1 ~ 10 s之间，系统的稳定性约为$3\times10^{-15}$。来自光纤系统的微波信号用于在最先进的铯喷泉钟中执行拉姆齐光谱。将所得时钟系统与CSO进行比较，并显示稳定性为$3.5\times10^{-14}τ^{-1/2}$。因此，我们的连续运行的基于光纤的系统证明了它的潜力，以取代CSO的原子钟在光学和微波领域的高稳定性，特别是业务的主要频率标准。
2009-01-23 physics.atom-ph physics.optics
Progress in Atomic Fountains at LNE-SYRTE
我们给出了一个概述的工作，在过去的五年中，与国家气象学等d 'Essais-Systèmes德参考Temps-Espace（LNE-SYRTE）喷泉合奏。在描述了由FO 1、FO 2和FOM三个喷泉组成的时钟系综以及最新进展之后，我们回顾了几种系统频移的最新研究。这包括分布式腔相移，我们评估的FO 1和FOM喷泉，应用我们最近的工作FO 2的技术。我们还报告了三个喷泉的微波透镜频移的计算，审查的黑体辐射移位的状态，并总结了最近的实验工作，以控制微波泄漏和杂散相位扰动。我们提供当前准确度预算。我们还描述了几个应用程序在时间和频率计量：喷泉比较，国际原子时的校准，二级表示SI秒的基础上的87 Rb超精细频率，绝对测量的光学频率，测试的T2 L2卫星激光链路，并审查基本物理应用的LNE SYRTE喷泉合奏。最后，我们给出了使用FOM移动喷泉进行PHARAO冷原子空间钟测试的总结。
2012-04-16 physics.atom-ph
Magnetic blackbody shift of hyperfine transitions for atomic clocks
我们推导出一个表达式的磁黑体位移的超精细过渡，如铯的主要参考过渡，它定义了第二个。我们发现，这种位移是温度的复杂函数，并且只在高温极限下与T^2有关。我们还计算了被提出作为新的原子钟跃迁的基态p_1/2超精细跃迁的位移。在这种情况下，与p_3/2精细结构多重态的相互作用可能是主要的影响。
2009-10-12 physics.atom-ph
Hyperfine-induced electric dipole contributions to the electric octupole and magnetic quadrupole atomic clock transitions
超精细诱导的电偶极贡献可以显著增加原本非常弱的电八极和磁四极原子钟跃迁（例如，$s$和$f$电子轨道之间的跃迁）的概率。这些跃迁可用于异常精确的原子钟、量子信息处理和寻找暗物质。它们对标准模型之外的新物理非常敏感，例如精细结构常数的时间变化，洛伦兹不变性和爱因斯坦等效原理违反。我们制定的条件下，超精细诱导的电偶极子的贡献占主导地位。由于超精细猝灭，$^{173}$ Yb $^+$的电八极钟跃迁比目前使用的$^{171}$ Yb $^+$强两个数量级.在$^{143}$ Nd $^{13+}$、$^{149}$ Pm $^{14+}$、$^{147}$ Sm $^{14+}$和$^{147}$ Sm $^{15+}$离子中发现了一些增强。
2016-02-26 physics.atom-ph
Hyperfine-mediated electric quadrupole shifts in Al$^+$ and In$^+$ ion clocks
我们评估了$^{27}$ Al $^+$和$^{115}$ In $^+$的${^1}\!S_0$和${^3}\!P_0$时钟状态的电四极矩。为了捕获所有的主要贡献，我们的分析延伸到三阶微扰理论，包括超精细耦合的电子的磁偶极子和电四极矩的核。对于$^{27}$ Al $^+$，偶然的抵消导致抑制的频移。这应该允许在没有特殊技术来控制或消除偏移的情况下持续改进时钟，例如对其他光学离子时钟至关重要的平均方案。
2017-01-31 physics.atom-ph
Hyperfine-induced quadrupole moments of alkali-metal atom ground states and their implications for atomic clocks
碱金属原子的球对称基态不具有电四极矩。然而，核磁矩与原子电子之间的超精细相互作用扭曲了电子云的球对称性，导致原子四极矩不为零。我们评估这些超精细诱导的四极矩使用相对论多体理论的技术和编译结果为锂，钠，钾，铷，铯原子。对于重原子，我们发现超精细诱导的四极矩强烈（两个数量级）增强的相关效应。我们进一步将计算结果应用到微波原子钟中，原子四极矩与电场梯度的耦合导致钟频不确定性。我们表明，对于$^{133}$ Cs原子钟，电场的空间梯度必须小于$30 \, \mathrm{V}/\mathrm{cm}^2$，以保证低于$10^{-16}$的分数误差。
2015-12-19 physics.atom-ph
The stability of an optical clock laser transferred to the interrogation oscillator for a Cs fountain
我们使用基于光纤的飞秒激光频率梳作为传输振荡器，稳定在9.6 GHz的微波振荡器在344太赫兹的光时钟激光。与第二频率梳，我们独立地测量微波源相对于另一个光学时钟激光频率在456太赫兹的不稳定性。这种光-微波和微波-光转换的总分数频率不稳定性导致在1秒平均时间（带宽50 kHz）下的艾伦偏差sigma_y=1.2E-14。在偏离9.6 GHz载波10 Hz时，残余相位噪声密度为-97 dBc/Hz。用这种光学稳定的微波源替换PTB铯喷泉CSF 1现有的基于石英的询问振荡器，将把由于迪克效应造成的不稳定性贡献从1 s平均时间的1 E-13能级降低到当前状态下微不足道的水平。CSF 1。因此，这种新的微波源可以替代低温负载的腔体振荡器，以克服国家的最先进的石英振荡器的局限性。
2008-09-12 physics.atom-ph physics.optics
Cold atom Clocks and Applications
本文介绍了BNM SYRTE激光冷却原子微波频率标准的进展。首先，描述了$^{133}$ Cs和$^{87}$ Rb原子喷泉的最新改进。由于常规使用低温蓝宝石振荡器作为超稳定的本地频率基准，测量到$1.6\times 10^{-14}τ^{-1/2}$的喷泉频率不稳定性，其中$τ$是以秒为单位的测量时间。第二个进步是一个强大的方法来控制由于冷碰撞的频率偏移。这两个进展导致$2\times 10^{-16}$的频率稳定性在$50,000s for the first time for primary standards. In addition, these clocks realize the SI second with an accuracy of $ 7 \times 10^{-16} $, one order of magnitude below that of uncooled devices. In a second part, we describe tests of possible variations of fundamental constants using $ ^{87} $Rb and $ ^{133}$Cs喷泉。最后，我们给出了与法国国家空间研究中心合作开发的冷原子空间钟PHARAO的最新情况。该时钟是ACES/ESA任务的主要仪器之一，该任务计划于2…
2005-02-22 physics.atom-ph
Role of hyperfine interaction in Landé $g$-factors of $^3\!P^o_0$ clock states
在弱磁场近似下，我们导出了超精细诱导Landé $g$ -因子的一般表达式。利用该公式和多组态Dirac-Hartree-Fock理论，计算了$^{27}$ Al、$^+$和$δg^{(1)}_{\rm hfs}(^3\!P^o_0) = 7.78(30) \times 10^{-5}$ Sr中$5s5p~^3\!P^o_0$的$3s3p~^3\!P^o_0$时钟态的$δg^{(1)}_{\rm hfs}(^3\!P^o_0) = -1.183(6) \times 10^{-3}$因子，结果与实验值符合得很好.我们的理论也适用于预测超精细诱导的Landé $g$ -因子的其他原子系统。
2020-07-31 physics.atom-ph
Absolute frequency measurement of the 40Ca+ S1/2 - D5/2 clock transition
本文报道了在线性Paul阱中用激光冷却的~（40）Ca ~+离子在10^{-15}能级上的第一次绝对跃迁频率测量。在此测量中，频率梳参考LNE-SYRTE的可移动Cs原子喷泉钟，并用于测量S1/2-D5/2电四极跃迁频率。经过系统漂移校正后，得到了时钟跃迁频率f_Ca+ = 411 042 129 776 393.2（1.0）Hz，其对应的分数不确定度在Cs标准的3倍以内。未来的改进预计将导致超过最好的铯喷泉钟的不确定性。此外，我们确定D5/2水平的Lande g因子为gD 5/2=1.2003340（3）。
2008-06-09 physics.atom-ph
Fock-space relativistic coupled-cluster calculation of hyperfine induced $\bf {^1S_0 \rightarrow {^3P^o_0}}$ clock transition in Al$^+$
本文发展了一种计算二价原子和离子性质的全粒子Fock空间相对论耦合团簇方法。利用该方法计算了Al $^+$中超精细诱导的$^1S_0 - ^3P^o_0$时钟跃迁的性质。我们的结果的$^3P^o_0$亚稳态寿命，$20.20 \pm 0.91$ s，是在极好的协议与实验值，$20.60 \pm 1.4$ s [物理评论Lett. { \bf 98}，220801（2007）]。我们的研究表明，三重激发的贡献，以及来自Breit相互作用和QED效应的修正是必不可少的，以获得准确的时钟性质的Al $^+$。
2021-02-10 physics.atom-ph
Progress on Optical Clock Technology for Operational Timescales
本文针对光学钟技术难以整合到运行时间尺度的问题，提出了由原子喷泉引导的混合时钟、原子束光学钟和光学晶格参考等方案，实现了连续运行和高精度授时。
2024-12-19 physics.atom-ph
Shift of nuclear clock transition frequency in $^{229}$Th ions due to hyperfine interaction
本研究计算$^{229}$Th及其各价离子的超精细结构，分析一阶、二阶超精细相互作用对核钟频率的偏移特性，明确其与库仑相互作用偏移及核钟预期精度的数量级对比。
2023-10-28 physics.atom-ph
A Search for Variations of Fundamental Constants using Atomic Fountain Clocks
五年来，我们用几台激光冷却的~（133）Cs和~（87）Rb原子喷泉，比较了~（133）Cs和~（87）Rb原子电子基态的超精细频率，精度为~10^{-15}。这些测量为两个频率之间的比率的可能分数时间变化设定了严格的上限：（d/dt）ln（nu_Rb/nu_Cs）=（0.2 +/- 7.0）*10^{-16} yr^{-1}（1 sigma不确定性）。同样的限制也适用于量（mu_Rb/mu_Cs）* α ^{-0.44}的可能变化，它涉及到核磁矩和精细结构常数的比值。
2002-12-31 astro-ph gr-qc hep-ex
Improved tests of Local Position Invariance using 87Rb and 133Cs fountains
本文报道了在激光冷却原子喷泉钟中测量~（133）Cs和~（87）Rb的基态超精细频率比的基础上，对局域位置不变性的检验。超过14年的测量为该比率随时间的可能变化设定了严格的限制：d ln（nu_Rb/nu_Cs）/dt=（-1.39 +/- 0.91）x 10-16 yr-1。这比我们以前的报告（H。Marion等人，物理修订信函90，150801（2003））。我们的测量还在c^2 d ln（nu_Rb/nu_Cs）/dU=（0.11 +/- 1.04）x 10^-6的水平上为Rb/Cs比值随引力势的分数变化设定了第一个极限，提供了一个新的严格的微分红移检验。上述极限同样适用于α ^{-0.49}x（g_Rb/g_Cs）的分数变化，它涉及到精细结构常数α和两种碱金属的核g因子之比。与轻夸克质量的变化的联系也一起提出了一个全球性的分析，结合其他可用的高度精确的时钟比较。
2012-08-22 physics.atom-ph
Observation of CPT for the ground hyperfine interval in $^{133}$Cs
我们利用相干布居捕获技术（CPT）获得了$^{133}$ Cs的基态超精细间隔（时钟跃迁）。CPT所需的探测光束和控制光束从单个紧凑的二极管激光系统获得。利用电光调制器对激光器进行频率调制，实现了两束激光之间的相位相干，其频差为时钟频率。EOM是光纤耦合的，因此不需要对准，并且原子包含在蒸气室中。这两种技术都有可能被用作卫星上的原子钟。
2019-03-05 physics.atom-ph
Measurement of the Hyperfine Quenching Rate of the Clock Transition in $^{171}$Yb
我们首次在实验上测定了具有核自旋$I=1/2$的$^{171}$ Yb中$6s^2\ ^1\!S_0\ (F=1/2) - 6s6p\ ^3\!P_0\ (F=1/2)$跃迁的超精细猝灭率。该速率决定了Yb光频标的自然线宽和时钟跳变的拉比频率。我们的技术涉及光谱分辨荧光衰减测量的最低躺在$^3\!P_{0,1}$水平的中性Yb原子嵌入在固体Ne矩阵。固体Ne提供了捕获大量原子的简单方法以及填充$^3\!P_0$的有效机制。固体Ne中的衰变率由介质效应包括折射率依赖性来修改。我们发现$^3\!P_0$超精细猝灭速率为$(4.42\pm0.35)\times10^{-2}\ \mathrm{s}^{-1}$自由$^{171}$ Yb，这与最近的从头计算。
2014-06-09 physics.atom-ph
Simultaneous two initial clock states preparation for thulium optical clock
由于钍光钟对黑体辐射的灵敏度较低，且具有良好的精度和稳定性，因而是最有前途的便携式光钟之一。Tm时钟跃迁的主要系统效应之一，即二阶塞曼效应，可以通过探测时钟操作期间在不同的超精细基态和亚稳态之间的两个时钟跃迁来消除。我们同时制备两个基态超精细能级的$m_F=0$态原子，交替激发两个时钟跃迁。在这里，我们证明了有效的光泵浦到两个目标状态通过单频辐射在418.8 nm。基态超精细能级的$m_F=0$态的布居分别为初始原子数的36%和3.8%，而非零磁子能级的布居分别小于4%和0.4%。我们进行了数值模拟的光泵浦过程，这是能够合理地解释实验结果。
2020-08-05 physics.atom-ph
Micromagic clock: microwave clock based on atoms in an engineered optical lattice
我们提出了一类新的原子微波钟的基础上的超精细跃迁的铝或镓原子的基态被困在光晶格。对于这些元素存在魔术波长，在该波长处，超精细二重态的两个能级被晶格激光场以相同的速率移动，从而抵消了其对时钟跃迁的影响。我们的各种系统效应的分析表明，虽然提供了一个改进的控制系统误差，建议的微波时钟的准确性是有竞争力的国家的最先进的主频率标准。
2008-08-20 physics.atom-ph
Uncertainty Evaluation of the Caesium Fountain Primary Frequency Standard NIM6
本文全面评估了中国计量科学研究院研发的新型铯喷泉钟NIM6的不确定度，其采用3D磁光阱和Ramsey腔等技术，实现了1.0x10-13 τ-1/2的短期稳定度和2.3x10-16的B型不确定度，且通过UTC比对验证了结果的一致性。
2024-11-18 physics.atom-ph quant-ph
Hyperfine-mediated effects in a Lu$^+$ optical clock
我们考虑超精细介导的影响，时钟转换在$^{176}$卢$^+$。由于超精细相互作用引起的精细结构能级的混合，对给定态的Landé $g$因子和四极矩产生了修正。显式表达式推导出$g$因子和四极校正，其中领先的顺序项产生的核磁偶极耦合。对$^1S_0$和$^3D_1$超精细能级的$g$因子进行了高精度的测量，并提供了首阶修正项的实验测定。
2020-09-07 physics.atom-ph quant-ph
Demonstration of a Cold Atom Fountain Electron Electric Dipole Moment Experiment
介绍了一种利用电场量子化方法测量铯原子喷泉电子电偶极矩的实验。随着磁场减小到200 pT或更小，电场提升了不同|mF|的超精细水平之间的简并，并且与慢射束和喷泉几何形状一起，抑制了运动磁场的系统学。跃迁诱导和极化的原子和分析在无场区。讨论了在铯喷泉实验中达到2 × 10 ~（exp（-50）C-m）[1.3 × 10 ~（exp（-29）e-cm）]的电子EDM灵敏度的可行性。
2006-03-14 hep-ex nucl-ex physics.atom-ph
Raman transitions between hyperfine clock states in a magnetic trap
本文报道了在原子芯片磁阱中$^{87}$ Rb的磁钟态之间的光学喇曼跃迁的实验研究。原子布居转移是由一对二极管激光器诱导的，它将两个时钟态非共振耦合到一个中间态流形。这种跃迁受到两条激发路径的相消干涉，导致有效双光子拉比频率降低。此外，我们发现跃迁频率对二极管激光器的强度比是高度敏感的。我们的结果很好地描述在$^{87}$ Rb的多能级结构的光位移。差分光位移消失在一个最佳的强度比，我们观察到的过渡线宽变窄。我们还观察到的时间动态的人口转移，并找到良好的协议与模型的基础上系统的主方程和高斯激光束轮廓。最后，我们确定在我们的系统中的退相干的几个来源，并讨论可能的改进。
2016-05-20 physics.atom-ph
Spin-1/2 Optical Lattice Clock
实验研究了基于光晶格中$^{171}$ Yb（$I=1/2$）原子的光钟。我们评估了时钟跃迁的所有已知频率漂移，包括密度相关的碰撞漂移，其分数不确定性为$3.4 \times 10^{-16}$，主要受到黑体辐射斯塔克漂移的不确定性的限制。我们测量了相对于NIST-F1 Cs喷泉时钟的绝对时钟跃迁频率，发现频率为518 295 836 590 865.2（0.7）Hz。
2009-07-25 physics.atom-ph
Decreasing the uncertainty of atomic clocks via real-time noise distinguish
环境对原子的扰动是制约原子频标性能的关键因素，特别是在长时间尺度下。在这封信中，我们演示了原子钟的实时噪声识别操作。该操作提高了统计不确定性的数量级约为我们的喷泉时钟，这是以前由额外的噪音恶化。同时对额外噪声带来的频偏进行了校正。实验证明，实时噪声鉴别操作可以降低环境噪声的贡献，提高原子钟的不确定度极限。
2016-04-18 physics.atom-ph
Hyperfine averaging by dynamic decoupling in a multi-ion lutetium clock
我们提出并实验证明了一个方案，该方案的影响超精细平均在拉姆齐询问的时钟过渡。该方法消除了对多个光学跃迁进行平均的需要，降低了时钟对其环境的灵敏度，并且减少了多离子时钟中的不均匀加宽。该方法是兼容的自动平衡拉姆齐光谱，这有利于消除残留的位移，由于不完善的实施和交流斯塔克位移从光学探头。我们证明了该计划使用相关光谱的$^1S_0$ - $^3D_1$时钟过渡在三离子Lu+时钟。从演示中，我们能够提供$^3D_1$四极矩的测量，$Θ(^3D_1)=0.634(9)ea_0^2$。
2019-10-11 physics.atom-ph quant-ph
Subpicosecond $X$ rotations of atomic clock states
我们利用单脉冲激光在铷原子的一对超精细基态之间实现了亚皮秒时间尺度的布居转移。我们的方案利用Rabi振荡过程中通过精细结构激发态诱导的几何和动力学相位，为超精细态量子比特系统构造了一个$X$旋转门.利用飞秒激光和冷铷原子在磁光阱中进行的实验表明，时钟态之间的最大布居转移率超过98%.
2018-05-08 physics.atom-ph
An experimental study of intermodulation effects in an atomic fountain frequency standard
无源原子频标的短期稳定性，特别是在脉冲工作时，常常受到互调效应引起的本振噪声的限制。我们提出了一个实验演示的互调效应的频率稳定性的连续原子喷泉钟，在正常的操作条件下，它通常是太小，观察。为了实现这一点，我们故意降低询问时钟转换的微波场的相稳定性。我们测量锁定，商业级本地振荡器的频率稳定性，微波场的两种调制方案：方波相位调制和方波频率调制。我们观察到退化的稳定性，其与调制频率的依赖再现的互调效应的理论预测。特别地，当该频率等于Ramsey线宽时，不会发生可观察到的退化。此外，我们表明，没有增加相位噪声，频率不稳定性目前等于2x 10 -13在1秒，是有限的原子散粒噪声，因此可以减少原子通量增加。
2007-02-20 physics.atom-ph physics.ins-det
Doubly magic optical trapping for Cs atom hyperfine clock transitions
我们分析了Cs超精细跃迁的双魔陷，包括以前忽略的基态超极化率和激光与静态磁场的相互作用的贡献。广泛的数值搜索没有发现任何双魔术捕获条件的任何一对超精细状态。然而，包括超极化率揭示了特定强度下宽范围波长的光强度不敏感陷阱。然后，我们研究使用双色捕获光场的可能性。部署一个双色方案，我们证明了双魔术红色和蓝色失谐陷阱的状态对分离的一个或两个单光子跃迁。
2016-09-19 physics.atom-ph quant-ph
$J=0$ metastable state of $\mathrm{Th}^{2+}$ for a hyperfine-free nuclear clock
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)（德国物理技术研究院）
研究$\mathrm{Th}^{2+}$的$6d^2\\,{}^3P_0$亚稳态，通过激光激发实现低能$^{229}$Th核共振，无偶极辐射跃迁，仅通过电四极跃迁连接第二基态，测量其寿命及同位移以评估电子与核电荷分布相互作用。
2026-05-08 physics.atom-ph
Distributed cavity phase frequency shifts of the caesium fountain PTB-CSF2
我们评估了频率测量和从头计算相结合的铯喷泉钟PTB-CSF 2中的频率误差。相关的不确定度为1.3E-16，频率偏差为0.4E-16。测量和计算之间的一致性解释了之前在微波振幅升高时观察到的频率漂移。我们还评估了由于微波透镜的原子波包的频率偏差和不确定性。我们报告的总PTB-CSF 2系统不确定度为4.1E-16。
2011-10-12 physics.atom-ph quant-ph
Hyperfine quenching of the metastable $^3P_{0,2}$ states in divalent atoms
计算了Mg、Ca、Sr和Yb原子的最低能量亚稳$^3P_0$和$^3P_2$态的超精细猝灭速率。使用从头算相对论多体方法进行计算。计算的寿命可能是有用的设计新的超精密光学时钟和捕获实验与$3P_2$费米子同位素。得到的$^3P_0 -> ^1S_0$时钟跃迁的自然宽度对于$^{25}$ Mg为0.44 mHz，对于$^{43}$ Ca为2.2 mHz，对于$^{87}$ Sr为7.6 mHz，对于$^{171}$ Yb为43.5 mHz，对于$^{173}$ Yb为38.5 mHz。与玻色子同位素相比，费米子同位素中的$3P_2$态的寿命由于超精细猝灭而显著缩短，但仍然足够长以用于捕获实验。
2003-12-02 physics.atom-ph
Magnetic dipolar interaction between hyperfine clock states in a planar alkali Bose gas
在原子系统中，时钟状态的特征是总角动量的零投影，因此对磁场的灵敏度较低。这使得它们广泛用于原子喷泉或重力仪等可编程应用。在这里，我们表明，两个这样的非磁性状态的混合物仍然显示磁偶极-偶极相互作用。使用高分辨率光谱的平面气体的$^{87}$ Rb原子与控制的平面形状，我们探索有效的各向同性和广泛的字符，这些相互作用，并证明其可调谐性。我们的测量设置强约束的s-波散射长度的相对值$a_{ij}$涉及两个时钟状态。
2020-12-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Stark effect of the cesium ground state: electric tensor polarizability and shift of the clock transition frequency
本文对铯原子基态超精细结构中的斯塔克效应进行了理论分析。我们使用了三阶微扰理论，包括对角和非对角超精细相互作用，并确定了在早期治疗中没有考虑的条款。数值计算使用的扰动水平n=18产生新的值的张量极化率$α_2(6S_{1/2})$和斯塔克移动的时钟跃迁频率在铯。的极化率是在很好的协议与实验值，从而消除了40岁的差异。时钟偏移值与最近的测量结果非常一致，但与用于校正主频率标准黑体偏移的普遍接受的值相矛盾。
2006-06-06 physics.atom-ph
A strontium lattice clock with $3 \times 10^{-17}$ inaccuracy and its frequency
我们在PTB用两个铯原子喷泉钟测量了基于$^{87}$ Sr的光晶格钟的绝对频率，其不确定度为$3.9\times 10^{-16}$。这接近于当今SI秒的最佳实现的精度。$^{87}$ Sr中5s $^2$ $^1$ S $_0$-5s 5 p $^3$ P $_0$跃迁的绝对频率为429，228，004，229，873.13（17）Hz。我们的结果与最近在世界各地不同实验室进行的测量结果非常一致。我们将Sr频标的总系统不确定度提高了5倍，达到了$3\times 10^{-17}$，为基础研究、大地测量或光学钟评估的光学钟之间的频率比测量开辟了新的前景。
2014-08-15 physics.atom-ph
The absolute frequency of the 87Sr optical clock transition
利用晶格限制原子测量了87 Sr的1 S 0 - 3 P0时钟跃迁的绝对频率为429 228 004 229 873.65（37）Hz，其中8.6x10-16的分数不确定度代表了迄今为止原子跃迁频率的最准确测量之一。在详细研究了系统的影响，这减少了总的系统不确定性的锶晶格时钟到1.5x10-16，时钟频率测量对氢脉泽，同时校准到美国的主要频率标准，NIST的铯喷泉时钟，NIST-F1。使用基于飞秒激光器的光学频率梳相位相干地连接光学和微波光谱区域并且通过3.5 km光纤传输方案来比较远程定位的时钟信号，使得比较成为可能。
2008-04-29 physics.atom-ph
Estimation of BBR shift due to Stark effect for the Microwave $^{113}$Cd$^{+}$ Ion Clock
在$^+$ $^{113}$ Cd离子中的$|5s~^2S_{1/2}, F=0,m_F=0 \rangle \leftrightarrow |5s~^2S_{1/2}, F=1,m_F=0 \rangle$跃迁的微波时钟频率已被报道为15199862855.0192（10）Hz [Opt. Lett. { \bf 40}，4249（2015）]。分数系统由于黑体辐射（BBR）的位移（$β$）所产生的斯塔克效应在上述时钟过渡被用作$-1.1 \times 10^{-16}$从我们的未发表的初步估计。我们在这里提出了一个精确的值为$β=-1.815(77) \times 10^{-16}$通过进行严格的计算与时钟过渡的超精细水平的三阶极化率。这是通过评估矩阵元素的磁偶极子超精细相互作用的哈密顿量，电偶极子运营商和许多低-躺态的$^{113}$镉$^+$之间的能量。在Fock空间耦合团簇和相对论多组态Dirac-Fock方法的框架下，我们采用全阶相对论多体理论。
2017-09-11 physics.atom-ph
Long term measurement of the $^{87}$Sr clock frequency at the limit of primary Cs clocks
我们报告了从2017年到2019年三年间对$^{87}$ Sr中429~THz（5s $^2$）~ $^1$ S $_0$ -（5s 5 p）~ $^3$ P $_0$线的跃迁频率进行的一系列42次测量。它们是在联邦物理技术研究所（PTB）的实验室锶晶格钟和主铯喷泉钟CSF 1和CSF 2之间进行的。每一个单独的测量运行的长度已延长使用氢脉泽作为飞轮，以改善统计不确定度给出的铯时钟。我们确定了一个平均的过渡频率$429\:228\:004\:229\:873.00(0.07)$ ~Hz与$1.5\times10^{-16}$分数的不确定性，在目前实现的单位赫兹的限制。分析的数据提供了一个改进的限制耦合的引力势的太阳质子-电子质量比$μ$，并确认其时间漂移的限制。
2020-05-15 physics.atom-ph
Spectroscopy of the $^1S_0$-to-$^1D_2$ clock transition in $^{176}$Lu$^+$
本文报道了$^{176}$ Lu的$^1S_0$到${^1}D_2$时钟跃迁的高精度光谱学.测量进行了赫兹级精度与超精细平均频率的准确性有限的校准的活性氢脉泽的SI定义的第二个通过GPS链接。测量还提供了$^1D_2$超精细结构的精确测定。考虑了与核的磁八极矩和电十六极矩有关的超精细结构常数，其中包括从三阶微扰理论导出的修正项。
2019-01-14 physics.atom-ph quant-ph
A linear Stark shift in dressed atoms as a signal to measure a nuclear anapole moment with a cold atom fountain or interferometer
本文从理论上证明了在圆偏振激光场作用下，碱金属原子基态各子态的线性直流斯塔克位移的存在。它起源于电弱核的再极点矩违反P而不是T。它的特征是光子角动量与静电场和磁场的混合产物为赝标量。我们推导出相关的左，右不对称性与其完整的签名，在一个领域的配置选择与冷原子束的精密测量。在877 nm，E=100 kV/cm，B大于0.5 G，激光功率约1 kW时，3，3 ~ 4，3 Cs超精细跃迁频移达7 $μ$ Hz。
2006-11-03 hep-ph physics.atom-ph
