Annexing magic and tune-out wavelengths to the clock transitions of the alkaline-earth metal ions
除了我们先前在[J. Kaur et al.，A { \bf 92}，031402（R）（2015）]中描述。矢量分量对原子态动态偶极极化率（$α_d(ω)$）的贡献在评价这些$λ_{\rm{magic}}$中起着重要作用，从而有利于实验中选择激光的圆偏振。此外，这些离子中的实际时钟跃迁是在超精细能级之间进行的。估计了这些超精细跃迁的$λ_{\rm{magic}}$值，发现由于来自$α_d(ω)$的矢量和张量部分的不同贡献，这些超精细跃迁的值不同于原子跃迁的$λ_{\rm{magic}}$。重要的是，我们还提出了$λ_{\rm{magic}}$的值，仅依赖于标量分量的$α_d(ω)$为他们的使用在一个专门设计的陷阱几何这些离子，使它们可以被使用的任何超精细水平的时钟过渡的原子状态之间的明确。我们还提出了明确的$α_d(ω)$值在1064 nm的原子状态与时钟过渡，这可能是有用的创建“高场寻求”陷阱，上述离子使用Nd：YAG激光器。调谐出波长的状态将是免费的斯塔克位移也提出。这些研究所需的电偶极子矩阵元素的准确值，并在确定它们的电子相关效应的趋势也突出显示。
2017-03-27 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
Entanglement-enhanced optical ion clock
本研究制备纠缠态⁴⁰Ca⁺离子光学钟，通过一阶磁场不敏感纠缠态延长相干时间、缩短探测周期，实验验证其频率不稳定性优于经典关联态及无关联离子的量子投影噪声极限，创⁴⁰Ca⁺离子钟不稳定性新低。
2025-06-13 physics.atom-ph
An Optical Clock Based on Coherent Population Trapping of Alkaline-earth Ions
分析了一种基于碱土金属离子Ca $^+$、Sr $^+$、Ba $^+$相干布居俘获效应的超稳定光钟。所提出的跃迁使用奇数同位素，因此频移对所施加的磁场不敏感。为了增强信号，大量离子被捕获在线性Paul阱中，并且激光冷却以结晶，使得离子处于Lamb-Dicke状态以避免一阶多普勒频移。其他相关的频率偏移也进行了分析。进一步的技术，以提高时钟信号的稳定性进行了讨论。
2009-04-02 physics.atom-ph physics.optics
A Hunt for Highly Charged Ions as Ultra-stable Optical Clock Candidates: Art of the energy level-crossing approach
本文利用能级交叉方法分析了较重高电荷离子的精细结构能级，发现部分离子适合作为超稳定光钟候选者，并评估了其探测基本常数变化及各种位移的敏感性。
2023-07-26 physics.atom-ph
Atomic clocks highly sensitive to the variation of the fine structure constant based on Hf II, Hf IV, and W VI ions
我们证明了Hf $~$ II、Hf $~$ IV和W $~$ VI离子中的几个亚稳态激发态可能是良好的时钟态，因为它们具有足够长的寿命并且对微扰不敏感。冷却E1过渡可用。本文采用相对论多体计算的几种方法，包括组态相互作用（CI），计算了Hf $~$ II、Hf $~$ IV和W $~$ VI离子的能级、Landé $g$因子、电偶极（E1）、电四极（E2）和磁偶极（M1）跃迁幅度、寿命和电四极矩。线性化耦合团簇单双理论（SD）和多体微扰理论（CI+SD），以及组态相互作用微扰理论（CIPT）。计算了基态和时钟态的标量极化率，确定了黑体辐射（BBR）位移。我们发现这些跃迁的相对BBR位移范围在10 $^{-16}$ $-$ 10 $^{-18}$之间。两个时钟跳变频率的线性组合允许进一步抑制BBR。几个$5d$ - $6s$单电子时钟跃迁确保了跃迁频率对精细结构常数$α$的变化的高灵敏度，并且可以用于搜索产生这种$α$变化的暗物质。$α$变异的增强系数达到$K=8.3$。Hf的6种稳定同位素和W的5种稳定同位素允许人们制作King图并寻找由标量粒子或其他机制介导的新相互作用。
2022-06-28 physics.atom-ph
Direct temperature determination of a sympathetically cooled large 113Cd+ ion crystal for a microwave clock
本文报道了在线性Paul阱中用激光冷却~（24）Mg ~+直接测量共振冷却~（113）Cd ~+的温度。共振冷却的离子物种分布在大的合奏，其中包含高达3.3E5的离子的外壳。在优化的实验参数下，共振冷却的~（113）Cd ~+离子的最低温度可达几十mK。这些结果表明微波原子钟具有良好的性能。二阶多普勒频移降低了两个数量级，抑制了Dick效应。
2019-07-18 physics.atom-ph
Quantum Algorithmic Readout in Multi-Ion Clocks
基于囚禁离子系综的光学时钟提供了记录频率不确定性的前景，具有良好的短期稳定性。大多数合适的原子种类缺乏用于快速检测的闭合跃迁，使得必须借助于量子逻辑操作通过将时钟离子的量子态转移到共同捕获的逻辑离子来间接读出时钟信号。对于时钟离子的集合，用于量子逻辑读出的现有方法需要在时间或逻辑离子的数量上的线性开销。在这里，我们报告的量子算法读出的开销规模与时钟离子的数量在这两个方面。我们表明，读出算法可以实现一个单一的应用程序的多物种的量子门，我们详细描述了铝和钙离子的晶体。
2016-01-14 physics.atom-ph quant-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
The Os$^{16+}$ and Ir$^{17+}$ ions as candidates for accurate optical clock sensitive to physics beyond standard model
本文计算了Os$^{16+}$和Ir$^{17+}$离子的电子结构，发现Os$^{16+}$具备可用于精确光学钟的亚稳态，这些钟对超出标准模型的新物理高度敏感，且Ir$^{17+}$的理论与实验高度吻合，验证了两者是寻找新物理的极佳候选者。
2023-10-28 physics.atom-ph
Highly charged Nd$^{9+}$ Ion: A potential candidate of $\upmu$Hz linewidth optical clocks for probing fundamental physics
首次提出了一种基于高电荷态Nd $^{9+}$离子的有源光钟。该时钟可以在$\upmu$ Hz水平提供超窄线宽，其比当前记录的激光线宽低两个数量级以上。工作在$5p^2~4f$基态和其中一个长寿命$5p~4f^2$激发态之间的605（90）nm超辐射激光跃迁处，所提出的有源时钟固有地不受腔噪声的影响，从而提供高稳定性。该时钟作为灵敏探针，对精细结构常数的变化具有高灵敏度，精度低于10 $^{-19}$水平。先进的相对论多体方法被用来预测相关的原子性质，证实了上述发现。
2021-07-22 physics.atom-ph
Coulomb Crystallization of Highly Charged Ni^12+ Ions in a Linear Paul Trap
本研究通过室温 Paul 阱中的精密减速与协同冷却协议，成功实现了镍高电荷态离子（Ni-HCIs）的库仑结晶，将其从兆开尔文冷却至100毫开尔文，为实现 $10^{-19}$ 级精度的 Ni$^{12+}$ 光学钟迈出了关键一步。
2025-04-27 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
Frequency measurement of the clock transition of an indium ion sympathetically-cooled in a linear trap
我们报告的时钟跃迁的频率测量在115 In+离子与Ca+离子在线性射频陷阱的同情冷却。Ca+离子被用作外部电磁场的探针，并用作制备冷In+的冷却剂。通过使用参照位于同一地点的频率标准的光学频率梳对36个测量值进行平均，确定频率为1 267 402 452 901 049.9（6.9）Hz。
2017-05-02 physics.atom-ph
Highly charged ions with E1, M1, and E2 transitions within laser range
当核电荷Z和离子电荷Z_ion沿等电子序列变化直到两个最外层接近简并时，离子的基态中出现能级交叉。我们研究了近中性离子和高电荷离子（HCIs）的周期表中所有可用的能级交叉。HCI中的正常E1跃迁在X射线范围内，然而能级交叉允许光学电磁跃迁，其可以形成高精度原子钟的参考跃迁。光学E1（由于配置混合），M1和E2跃迁在HCI中接近能级交叉处可用。我们提出的能量和振幅的标度律，使我们能够简单地估计相关的原子钟的系统影响。HCI时钟可能比现有的光学时钟具有一些优势，因为某些系统效应被减少，例如它们可以具有小得多的热偏移。其他效应，如精细结构和超精细分裂在HCI中要大得多，这可以允许更丰富的光谱。HCI是探测原子系统中精细结构常数α变化的绝佳候选者，因为存在对α变化具有最高灵敏度的跃迁。
2012-06-04 physics.atom-ph
A high-precision rf trap with minimized micromotion for an In+ multiple-ion clock
我们提出了一个实验来表征我们的新的线性离子阱设计的多离子光学时钟的操作使用115-In^+作为时钟离子。为了表征陷阱以及时钟离子的共振冷却，我们使用172-Yb^+。陷阱设计已来自有限元法（FEM）计算和第一个原型的基础上玻璃增强热固性层压板建成。本文详细介绍了陷阱的制作工艺和微动测量。多余的微动测量使用光子相关光谱的分辨率为1.1nm的运动幅度，并在这个陷阱中的剩余轴向射频场进行了比较，有限元计算。用这种方法，我们证明了系统的时钟偏移由于过度微动的敏感性，|（Δ v/v）|= 8.5x10^-20。基于对阱轴向射频场的测量，我们估计每个阱段可以存储12个离子，并将其用作光学频率标准，由于微动，其分数不准确度为\leq 1 × 10 ^-18。
2012-06-22 physics.atom-ph
Proposal for a multi-ion optical clock with hundreds of ions
P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）；Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), School of Physics, Renmin University of China（中国人民大学物理学院量子态构建与操控教育部重点实验室）；Russian Quantum Center, Skolkovo（斯科尔科沃俄罗斯量子中心）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
针对大型离子晶体非均匀频移的挑战，提出圆形表面阱架构，结合杂散场补偿与动力学去耦，可将四极频移抑制两个数量级，实现分数频率不确定度达$10^{-18}$量级、频率稳定性提升20倍的多离子光钟。
2026-10-14 physics.atom-ph quant-ph
Test of Time Dilation Using Stored Li+ Ions as Clocks at Relativistic Speed
本文给出了在达姆施塔特储存环ESR中用速度为β = v/c = 0.338的~ 7 Li+离子进行的Ives-Stilwell型时间膨胀实验的结论。在7 Li+三重态S1-P2线的超精细结构内的λ型三能级系统由相对于离子束平行和反平行对准的两束激光驱动。利用光学-光学双共振光谱法测量了激光器共振所需的多普勒频移，精度< 4 ppb。这使我们能够验证时间膨胀因子γ和速度β之间的狭义相对论关系，在该速度下在2.3 ppb以内。结果，这是挑出来的一个高的助推速度β，也解释在洛伦兹不变性违反测试理论。
2014-09-28 physics.atom-ph
Highly Charged Ion (HCI) Clocks: Frontier candidates for testing variation of fine-structure constant
人们试图将引力与其他三种基本自然力统一起来。正如高维模型所建议的那样，这种统一可能需要一些无量纲基本常数的空间和时间变化。在这种情况下，探测电磁精细结构常数（$α= \frac{e^2} {\hbar c}$）在宇宙学时间尺度的低能制度的时间变化是巨大的兴趣。原子钟是探测$α$变化的理想候选者，因为它们的跃迁频率被测量到超高精度。由于原子跃迁频率是$α$的函数，因此在不同时间和空间位置处的时钟频率的测量可以产生确定这种推测的签名。高电荷态离子（HCI）中的电子经历异常增强的相对论效应。因此，与它们的等电子中性或单电荷原子系统相比，在这些离子中经常可以观察到能级交叉。这种过程的特征是原子跃迁的相对论敏感系数（$q$）更大。为了明确地检测由于$α$变化引起的跃迁频率的细微变化，考虑$q$值巨大的跃迁将是明智的。HCI被认为是制造原子钟的最合适的候选者之一，因为它们对外部电磁场的敏感性最低，这是由于它们的轨道异常收缩。第一个HCI时钟已经实现，但其精度远低于基于中性原子和单电荷离子的计数器光学时钟。HCI时钟的实现可以为基础物理的研究增加一个额外的维度。在这项工作中，我们调查的HCI适合时钟候选人的理由，一般功能，包括其潜在的探测时间变化的$α$。
2023-02-14 physics.atom-ph
Sympathetic cooling of $^{113}$Cd$^+$ by laser-cooled $^{40}$Ca$^+$ in a linear Paul trap for Microwave Ion Clocks
本文报道了在线性Paul阱中用激光冷却$^{40}$ Ca $^+$对$^{113}$ Cd $^+$的共振冷却。实现了$^{113}$ Cd $^+$离子的长期低温约束。这些离子的温度测量在$90(10)$ mK，和相应的不确定性所产生的二阶多普勒频移估计为$2\times10^{-17}$的水平。高达$4.2\times10^5$ Cd $^+$离子被限制在阱中，并且测量的限制时间常数为84小时。在约束三小时后，仍然存在$10^5$ Cd $^+$离子，表明这种Ca $^+$ -Cd $^+$双离子体系是令人惊讶的稳定。交流斯塔克位移由钙$^+$激光和荧光诱导，其使用高精度\textit{ab initio}方法小心地估计到$5.4(0.5)\times10^{-17}$的精度。由于死区时间较短，还推导出了Dick-effect限制的Allan偏差。这些结果表明，微波钟的基础上，这种同情冷却计划持有承诺，在提供超高的频率精度和稳定性。
2020-02-12 physics.atom-ph
Robust optical clock transitions in trapped ions
我们提出了一种新的方法，工程的光学时钟过渡，是强大的对外部磁场波动，并能够克服限制所造成的领域的不均匀性。该技术是基于连续驱动场的应用，以形成一对基本上没有所有相关的位移的修饰状态。具体地说，时钟转换对磁位移、四极和其他张量位移以及驱动场的振幅波动是鲁棒的。该方案适用于单个离子或离子系综，并且与几种类型的离子相关，例如$^{40}\mathrm{Ca}^{+}$、$^{88}\mathrm{Sr}^{+}$、$^{138}\mathrm{Ba}^{+}$和$^{176}\mathrm{Lu}^{+}$。以400个$^{40}\mathrm{Ca}^{+}$离子组成的球对称库仑晶体为例，通过数值模拟表明，在这种晶体中，几十赫兹的非均匀线宽与10 MHz量级的线性塞曼位移一起被减小到1 Hz左右的线宽。我们估计一个两个数量级的减少平均时间相比，国家的最先进的单离子频率参考，假设探针激光分数不稳定的$10^{-15}$。此外，一个统计不确定性达到$2.9\times 10^{-16}$在1秒估计的级联时钟方案，其中动态解耦库仑晶体时钟稳定的询问激光器的$^{27}\mathrm{Al}^{+}$时钟。
2018-12-06 physics.atom-ph quant-ph
Linear Paul trap design for an optical clock with Coulomb crystals
我们报告了一个分段的线性保罗陷阱的光学时钟应用程序使用捕获离子库仑晶体的设计。为了提高光学钟的短期稳定性和分数频率不确定度为10^-18，我们提出了172 Yb+共振冷却115 In+离子。我们讨论了这样的频率标准的系统频率偏移。特别是，我们阐述了高精度计算的离子阱的射频电场的有限元方法。通过这些计算，我们找到了一种可扩展的设计方案，在该方案中，离子的过度微动最小，相应的二阶多普勒频移对频率标准的相对不确定度的贡献小于10^-18。
2011-09-28 physics.atom-ph
Ionization of highly charged relativistic ions by neutral atoms and ions
研究了中性原子和离子对高电荷态相对论离子的电离。本文给出了最近发展的基于相对论玻恩近似和等效光子近似的计算机程序的数值结果。外层的电离占主导地位。对于对该过程起主要作用的外射电子层，可以使用非相对论性薛定谔波函数。本文给出了任意量子数$n$和$\ell$电子电离的Dirac矩阵元的非相对论约化公式。
2008-11-07 physics.atom-ph
Direct comparison of multi-ion optical clocks based on $^{40}$Ca$^+$ and $^{88}$Sr$^+$
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
基于Ca和Sr离子的多离子光学钟首次直接比较，提升了频率稳定性并精确定位绝对频率。
2026-02-05 physics.atom-ph
Highly-charged ions for atomic clocks, quantum information, and search for $α$-variation
我们提出了10个高电荷态的离子作为下一代原子钟、量子信息和寻找$α$ -变异的候选者。它们具有到基态的跃迁频率在170-3000 nm之间的长寿命亚稳态、相对简单的电子结构、稳定的同位素和对$α$ -变化的高灵敏度（例如，Sm $^{14+}$、Pr $^{10+}$、Sm $^{13+}$、Nd $^{10+}$）。我们预测它们的性质至关重要的实验探索和突出特别有吸引力的系统，这些应用程序。
2014-05-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Correlation dynamics between electrons and ions in the fragmentation of D$_2$ molecules by short laser pulses
研究了强短脉冲激光场中D $_2$分子隧穿电离后电子与D $_2^+$离子之间的碰撞动力学。返回的电子将D $_2^+$离子碰撞激发到激发电子态，从那里D $_2^+$可以被激光场解离或进一步电离，分别产生D $^+$ + D或D $^+$ + D $^+$。我们模拟了D $^+$的碎裂动力学，并计算了由此产生的动能谱，与最近的实验进行比较。由于电离时间被锁定到仅在光学周期的一部分内发生的隧穿电离时间，所以D $^+$动能谱中的峰提供了电离发生时的时间的测量。这种碰撞动力学形成了分子钟的基础，其中时钟可以以阿秒精度读取，正如Corkum及其同事首先提出的那样。通过定量分析导致碎裂的每个基元过程，确定了如何从D $^+$的动能谱中读出分子钟，以及为了更精确地测量分子钟，应使用什么样的激光参数。
2003-07-17 physics.atom-ph
Optical atomic clocks with suppressed black body radiation shift
我们研究了适用于自然抑制黑体辐射漂移的超精密原子光学钟的中性原子和离子。计算表明，对于所考虑的系统，时钟态的标量极化率至少在一个数量级上相互抵消。给出了频率、态的四极矩、时钟跃迁幅度和上时钟态的自然宽度的计算结果。
2014-09-02 physics.atom-ph
Prospects of a thousand-ion Sn$^{2+}$ Coulomb-crystal clock with sub-$10^{-19}$ inaccuracy
提出基于约千个 Sn$^{2+}$ 离子三维库仑晶体的光原子钟，利用其零角动量钟跃迁免疫非标量扰动及负微分极化率抵消主导频移，理论估计可实现低于 10^{-19} 的不准确度。
2024-03-27 physics.atom-ph
QED theory of transition probabilities and line profiles in highly-charged ions
严格的QED理论的谱线的轮廓被应用到在少电子高电荷态离子的跃迁几率。电子间相互作用的修正，以及辐射修正。考虑了电子与原子核之间有效弱相互作用的宇称非守恒振幅。导出了对PNC振幅的QED和电子间相互作用修正。
2002-05-28 physics.atom-ph
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
Detection of the $5p-4f$ orbital crossing and its optical clock transition in Pr$^{9+}$
最近的理论工作提出了基于高电荷态离子窄光跃迁的原子钟。寻找新物理学最有趣的候选者是那些发生在罕见的轨道交叉处的周期表的壳层结构被重新排序。在高电荷态离子中，只有三个这样的交叉点是可以接近的，而且迄今为止还没有观察到，因为实验和理论都证明是困难的。在这项工作中，我们观察到的轨道交叉高电荷离子的第一次，在一个系统中选择从两侧易于处理：Pr $^{9+}$。我们提出了电子束离子阱测量其光谱，包括配置间的线，揭示了抢手的交叉。建议的nHz宽的时钟线，发现在452.334（1）nm，通过超精细混合的E2衰变能级的上部状态。通过最先进的计算，我们表明它对新物理具有非常高的灵敏度，对外部扰动具有极低的灵敏度，使其成为拟议精度研究的独特候选者。
2019-10-20 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
A multi-ion optical clock with $\mathbf{5 \times 10^{-19}}$ uncertainty
Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）；Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学量子光学研究所）
本文提出一种多离子光学钟，其频率不确定度为5.3×10^-19，采用10个Sr离子，通过离子分辨态检测抑制位置依赖性移位，测量时间减少4.8倍，与Yb单离子钟对比显示高精度频率比。
2026-03-24 physics.atom-ph 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
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
Optical Atomic Clocks
光学原子钟代表了现代测量科学的前沿。本文详细介绍了基于单离子和多个中性原子的光学原子钟的发展。我们讨论了光学时钟的重要技术成分，我们提出了测量精度和系统的不确定性与一些最好的时钟。最后，我们展望了令人兴奋的时钟应用前景。
2015-02-09 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
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
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
Predicting the energies of Cf17+ for an optical clock
University of Delaware（特拉华大学）
本文通过相对论耦合簇方法预测Cf17+的钟跃迁能级，强调核心-价层相关性和迭代三重激发对高精度光谱学和光学钟发展的重要性。
2026-02-14 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
Ultrastable optical, XUV and soft-x-ray clock transitions in open-shell highly charged ions
本文提出开壳层高电荷态离子中因强相对论效应存在上百个光学至软X射线超稳钟跃迁候选，其寿命、品质因数和抗外场稳定性均远超现有时钟，可用于精密检验新物理与核理论。
2023-05-16 nucl-ex nucl-th 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
Hf$^{12+}$ ion: Highly Charged Ion for Next-Generation Atomic Clocks and Tests of Fundamental Physics
本文通过先进计算技术研究Hf$^{12+}$离子的电子结构，发现其两条钟跃迁具有低外部敏感性和高精细结构常数变化敏感性，且频移极小，是高精度原子钟和基础物理检验的极具前景候选者。
2025-11-01 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
