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
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
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
Enhancing optical lattice clock coherence times with erasure conversion
本文提出用于⁸⁷Sr光晶格钟的超精细分辨读出技术，将拉曼散射和辐射衰变导致的误差转换为擦除误差，在Ramsey和自旋回波序列下分别实现超过100秒和150秒的原子相干时间。
2025-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Observation of the $^1$S$_0$ to $^3$D$_1$ clock transition in $^{175}$Lu$^+$
我们首次报道了$^{175}$ Lu $^+$中$^1$ S $_0$到$^3$ D $_1$时钟跃迁的激光光谱。时钟操作演示了三对塞曼转换，一对从每个超精细的$^3$ D $_1$长期流形。我们测量了$^3$ D $_1$的超精细间隔到10 ppb的不确定度，并推断在三个超精细跃迁上的平均光学频率为353.639 915 952 2（6）THz。从M1耦合强度推断$^3$ D $_1$状态的寿命为$174^{+23}_{-32}$小时。
2017-03-06 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Atomic trajectory characterization in a fountain clock based on the spectrum of a hyperfine transition
本文提出了一种新的方法来确定原子云在与微波场相互作用过程中的位置。从F=3，mF=0到F=4，mF=-1超精细跃迁的光谱中提取位置信息，当磁场C相对于腔轴倾斜几度时，其显示出位置依赖的不对称性。这种光谱不对称性的分析提供了有助于频率测量的原子系综的水平质心位置。在0.1 mm量级的不确定性下，所获得的信息对于限制由于分布腔相位梯度引起的系统不确定性是有用的。通过实验证明了新方法的有效性。
2012-02-14 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
Hyperfine-mediated static polarizabilities of monovalent atoms and ions
我们应用相对论多体方法计算一价原子和离子基态超精细流形内跃迁的静态微分极化率。在许多高精度的实验中，如微波原子钟和寻找CP破坏的永久电偶极矩，都需要知道这种跃迁极化率。传统的极化率是在与外加电场的二阶相互作用中产生的，而微分极化率涉及原子电子与核磁矩的超精细相互作用的额外贡献。我们推导出标量和张量极化率公式，包括磁偶极子和电四极超精细相互作用的贡献。给出了Al、Rb、Cs、Yb $^+$、Hg $^+$和Fr的数值结果。
2010-11-12 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
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
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
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
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
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
Developing a field independent frequency reference by averaging over transitions to multiple hyperfine levels
我们表明，通过平均过渡到多个超精细水平，四极位移和主导塞曼效应完全取消时，核自旋，我，至少是一样大的总电子角动量，J.的平均频率，从而定义了一个频率参考，这是固有的独立外部磁场和电场梯度。我们使用Lu+来说明该方法，虽然该方法可以很容易地适应其他原子物种。这种方法实际上消除了许多时钟候选者的四极和塞曼移位考虑。
2014-11-03 physics.atom-ph quant-ph
A relativistic unitary coupled-cluster study of electric quadrupole moment and magnetic dipole hyperfine constants of ^{199}Hg^{+}
从科学和技术的几个领域来看，寻找一种可以用作比现在的原子钟更好的时间标准的精确的光学钟是非常困难的。已经进行了几次尝试来构建具有不同离子种类的更精确的时钟。在本文中，我们讨论了$ ^{199}Hg^{+}$中的$5d^{9}6s^{2} ^{2}D_{5/2}(F=0,m_{F}=0)\leftrightarrow5d^{10}6s ^{2}S_{1/2}(F=2,m_{F}=0)$时钟跃迁中的电四极和超精细位移，$ ^{199}Hg^{+}$是下一代光学时钟最有希望的候选者之一。我们应用Fock空间幺正耦合团簇（FSUCC）理论研究了$5d^{9}6s^{2} ^{2}D_{5/2}$态的电四极矩和$ ^{199}Hg^{+}$的$5d^{9}6s^{2} ^{2}D_{3/2,5/2}$和$5d^{10}6s^{1} ^{2}S_{1/2}$态的磁偶极子超精细常数.我们还将我们的结果与现有数据进行了比较。据我们所知，这是第一次一个变种的耦合团簇（CC）理论已被应用于研究这些性质的$Hg^{+}$，是最准确的估计，这些数量的日期。
2007-09-17 physics.atom-ph physics.chem-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
Atomic Clocks in Space: A Search for Rubidium and Cesium Masers in M- and L-Dwarfs
我搜索了铷和铯的基态6.8和9.2 GHz的超精细跃迁，它们向M-和L-矮星的跃迁显示出Rb和Cs的光学共振线。这些光线可以泵浦超精细跃迁，从而有可能形成脉泽。Rb和Cs的这些自旋翻转跃迁是原子钟中使用的主要跃迁（$^{133}$ Cs超精细跃迁定义了第二个跃迁）。如果在恒星大气中探测到它们，这些跃迁将提供异常精确的时钟，可以用作加速度计、系外行星探测器、广义相对论预言的探测器、光传播效应的探测器，以及用望远镜进行基础物理学研究的手段。然而，对21颗M-和L-矮星的观测没有发现Rb或Cs脉泽活动的证据，而之前对巨星的观测也没有发现Rb脉泽。
2021-01-28 astro-ph.SR physics.atom-ph
Robust spin squeezing via photon-mediated interactions on an optical clock transition
腔QED是一种很有前途的方法，用于量子精密测量中确定性地产生纠缠态和自旋压缩态。一个原型方案通过集体单轴扭转相互作用产生压缩。然而，我们表明，在使用长寿命原子中的光学跃迁的实现中，可实现的压缩从根本上受到共同增强发射到腔模式的限制，该腔模式是与腔介导的自旋-自旋相互作用并行产生的。我们提出了一个替代方案，产生一个压缩态，是集体发射保护，并调查其敏感性的实验噪声和缺陷的现实来源。
2018-04-18 cond-mat.quant-gas 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
Lande g-factor measurements for the 5d6s 3D2 hyperfine levels of 176Lu+
本文通过高精度测量 176Lu+ 的 5d6s 3D2 超精细能级 Landé g 因子，结合理论计算估计超精细介导的四极矩修正，并给出钟跃迁残余四极矩值。
2025-07-22 physics.atom-ph quant-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 Two-Photon E1-M1 Optical Clock
允许的E1-M1激发方案产生对II族类型原子中的${^1S_0} \rightarrow {^3P_0}$时钟跃迁的光学访问。该方法不需要超精细混合或施加其它光学时钟系统的外部磁场。该技术的优点包括无多普勒激励方案和使用蒸汽室增加的便携性。我们将讨论热E1-M1时钟单色激发方案的技术机制，并简要讨论双色方案，以消除光位移。我们确定了Hg，Yb，Ra，Sr，Ba，Ca，Mg和Be的最佳实验参数，并计算出中性Hg对于热的便携式频率标准具有理想的特性。
2014-05-06 physics.atom-ph quant-ph
Limits on the temporal variation of the fine structure constant, quark masses and strong interaction from quasar absorption spectra and atomic clock experiments
我们进行计算的依赖于夸克质量的核磁矩和$(m_q/Λ_{QCD})$的变化从最近的测量氢超精细（21厘米）和分子转动跃迁的类星体吸收系统，原子钟实验与超精细跃迁的H，Rb，Cs，Yb $^+$，Hg $^+$和光学跃迁的Hg $^+$的限制。讨论了Cd $^+$、氘/氢、分子SF $_6$和$^3$ He/氘中塞曼跃迁的实验。
2004-02-10 astro-ph hep-ph physics.atom-ph
Hyperfine splitting in simple ions for the search of the variation of fundamental constants
许多少电子原子系统被认为可以有效地用于观察精细结构常数$α$和电子-质子质量比$m_e/m_p$的潜在变化。我们研究光学磁偶极子之间的超精细结构的组件之间的转换，在重高电荷的H-类和Li-类离子具有显著的高灵敏度的$α$和$m_e/m_p$的变化。所提出的系统的实验光谱由一个强大的单线，这大大简化了数据分析，缩短了必要的测量时间。此外，我们提出了系统的夸克质量的变化的实验测试，并讨论了在评估其局限性的准确性的预期水平。最后，我们建立了这些基本常数的变化的约束可以提供一个超精细结构的高电荷离子时钟和一些参考时钟的测量，显示了一个显着的改善，可以达到的电流限制。
2017-09-29 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
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
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
Intercombination line frequencies in $^{171}$Yb validated with the clock transition
研究通过亚多普勒光谱学测量了$^{171}$Yb互组合线的绝对频率，利用经钟跃迁验证的GNSS引导石英振荡器作为参考，并精确测定了$^{3}P_{1}$态的超精细常数。
2023-03-15 physics.atom-ph
Combined microwave and optical spectroscopy for hyperfine structure analysis in thulium atoms
本文利用微波与光学联合光谱在光学晶格超冷铥原子系综中测量超精细分裂频率，将基态和钟态精度分别提高2个和7个数量级，并精确了钟态朗德g因子。
2024-06-28 physics.atom-ph
Suppressing inhomogeneous broadening in a lutetium multi-ion optical clock
我们演示了由三个$^{176}$ Lu $^+$离子组成的多离子时钟中的非均匀加宽的精确测量和控制。在$^3D_1$水平的超精细状态之间的微波光谱学被用于测量离子之间的差分系统位移，最显著的是与电四极矩相关的那些。通过适当的磁场排列，我们证明了这些影响的抑制相对于$^1S_0\leftrightarrow{}^3D_1$的光学跃迁频率的$\sim 10^{-17}$水平。光学跃迁的相关光谱证明了在具有相应的投影噪声限制稳定性$σ(τ)=8.2\times 10^{-17}/\sqrtτ$的三离子配置中10 s Ramsey询问的可行性
2019-05-09 physics.atom-ph quant-ph
Investigating Roles of Triple Excitations for High-precision Determination of Clock Properties of Alkaline Earth Metal Singly Charged Ions
Atomic, Molecular and Optical Physics Division, Physical Research Laboratory（物理研究实验室原子、分子与光学物理分部）；Indian Institute of Technology Gandhinagar（甘地纳加尔印度理工学院）
本文利用RCC理论研究三激发对高精度确定碱土金属单电荷离子钟态电偶极极化率和四极矩的作用，发现其结果与文献值存在显著差异。
2026-01-27 nucl-th physics.atom-ph quant-ph
Possibility of an ultra-precise optical clock using the $6 ^1S_0 \to 6 ^3P^o_0$ transition in $^{171, 173}$Yb atoms held in an optical lattice
我们报告的计算旨在评估原子钟的最终精度的基础上的578 nm的$6 ^1S_0 --> 6 ^3P^o_0$过渡的Yb原子限制在一个光晶格陷阱。我们发现，这种过渡有一个自然的线宽小于10兆赫的奇数Yb同位素，由超精细耦合。发现由于通过最低阶AC极化率作用的捕获光引起的该跃迁的偏移在约752nm的魔阱波长处变为零。瑞利散射、高阶极化率、矢量极化率和超精细感应电子磁矩的影响都可以保持在1 mHz以下（大约是10 ^{18}的一部分），除了在超极化率的情况下，如果没有对魔波长的精确测量，就不能排除由于近共振项而产生的较大位移。
2004-02-26 physics.atom-ph
Nuclear spin quenching of the $^2S_{1/2}\rightarrow {^2}F_{7/2} $ electric octupole transition in $^{173}$Yb$^+$
Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；National Institute of Metrology (Thailand)（泰国国家计量院）
研究报道了在$^{173}$Yb$^+$中通过相干激发高禁阻的$^2S_{1/2}\rightarrow {^2}F_{7/2}$钟跃迁，并揭示了超精细态依赖性和核自旋诱导的跃迁淬灭。
2026-04-09 physics.atom-ph
Observation of mHz-level cooperative Lamb shifts in an optical atomic clock
我们报告的直接观察共振电偶极偶极相互作用的原子在一个立方体阵列的多激发极限。的相互作用，介导的单原子耦合到共享的电磁真空，产生空间依赖的合作兰姆位移时，光谱询问的兆赫宽的光学时钟转换锶-87。我们表明，系综平均位移可以被抑制到低于最先进的光学原子钟的系统不确定度的水平。此外，我们证明，激发附近的原子偶极布拉格角可以增强这些效果的近一个数量级相比，非共振几何形状。考虑到频率测量的显着精度和建模响应的高精度，我们的工作表明，这样的时钟是一个新的平台，用于研究自旋与传播光子介导的远程相互作用的量子多体物理。
2023-03-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
High-precision Electric Dipole Polarizabilities of the Clock States in $^{133}$Cs
本文精确计算了铯-133钟态超精细能级的静态与动态电偶极极化率，结合耦合簇方法与实验数据，验证了标量和张量分量与实验一致，为高精度测量中的斯塔克位移估算提供了可靠依据。
2024-02-08 physics.atom-ph
Variational Calculation of the Hyperfine Stark Effect in Atomic $^{87}$Rb, $^{133}$Cs, and $^{169}$Tm
本文提出一种电子变分方法计算静态外电场下原子超精细结构跃迁能量，避免中间态计算，并应用于$^{87}$Rb、$^{133}$Cs和$^{169}$Tm，结果与先前计算相符并验证了Tm时钟跃迁的极化率差。
2025-08-28 physics.atom-ph quant-ph
Laser spectroscopy of $^{176}$Lu$^+$
我们执行高分辨率光谱$^{176}$陆$^+$包括$^1S_0\leftrightarrow{^3}D_1$和$^1S_0\leftrightarrow{^3}D_2$时钟转换。超精细结构和光学频率相对于$^1S_0$基态的四个低位激发态给出了几十kHz的分辨率。这涵盖了与该同位素的时钟操作相关的最相关的跃迁。此外，对$^3D_2$超精细结构的测量可以提供对更高阶核矩的访问，特别是磁八极和电十六极矩。
2019-01-08 physics.atom-ph
Demonstration of Design Verification Model of Rubidium Frequency Standard
本文报道了铷原子频标设计验证模型（DVM）的研制。铷原子频率标准或时钟有两个不同的部分。一个是物理包，其中超精细跃迁在集成滤波器单元配置中产生时钟信号，另一个是产生谐振微波超精细频率、相位调制器和相敏检测器的电子电路。本文给出了Rb物理软件包和电子线路的详细情况。将光探测器内的微波腔的效果进行了研究，并报告其对谐振信号的轮廓的影响。还讨论了铷钟频率稳定度的测量。
2012-02-01 physics.atom-ph physics.ins-det
A high fidelity light-shift gate for clock-state qubits
到目前为止，两个量子比特之间的最高保真度量子逻辑门已经通过捕获离子中的几何相位门的变化实现，其中两个主要变体是Molmer-Sorensen门和光移（LS）门。这两种方法都有各自的优势和挑战。例如，后者在技术上更简单，并且对光学相位不敏感，但它还没有直接作用于时钟状态量子位。我们提出了一种新的技术，用于实现LS门，结合了这两种方法的最佳功能：通过使用一个小的（$\sim {\rm MHz}$）失谐从一个狭窄的（偶极禁止）的光学过渡，我们能够直接操作LS门超精细时钟状态，实现门的性能$99.74(4)\%$使用适度的激光功率在可见光波长。目前的栅极不稳定性似乎是由技术噪声主导的，理论建模表明，栅极保真度高于$99.99\%$。
2020-03-02 physics.atom-ph quant-ph
Cesium Based Laser-Atomic Oscillator
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
首次演示了基于铯原子的激光原子振荡器，可作为最简主动原子钟或自振荡地磁场原子磁力计，实现光学和电学振荡信号输出。
2026-07-01 physics.atom-ph
Clock-line-mediated Sisyphus Cooling
本文在镱原子中利用长寿命钟态实现了亚反冲 Sisyphus cooling，在1D光学晶格横向获得低于200 nK的温度，通过允许使用浅晶格并保留大量原子数，有效提升了 optical lattice clocks 的精度。
2024-06-19 physics.atom-ph
Measurement of the hyperfine structure of the S1/2-D5/2 transition in 43Ca+
用激光光谱法研究了~（43）Ca ~（++）在729 nm处S_（1/2）-D_（5/2）四极跃迁的超精细结构。确定了亚稳能级的超精细结构常数A=-3.8931（2）MHz，B=-4.241（4）MHz。测得该跃迁相对于~（40）Ca ~+的同位素位移为4134.713（5）MHz。我们证明了在非零低磁场下存在独立于一阶塞曼位移的跃迁。这些跃迁可能比众所周知的零磁场下m=0电平之间的“时钟跃迁”更适合于建立频率标准。
2007-03-28 physics.atom-ph
Optical clocks based on the Cf$^{15+}$ and Cf$^{17+}$ ions
近年来，高电荷态离子（HCI）的冷却、俘获和量子逻辑光谱学的实验进展使得HCI可用于高分辨率光谱学和精密基础研究。基于这些成果，我们探索了利用Cf $^{15+}$和Cf $^{17+}$离子的基态和低激发态之间的跃迁来开发光钟的可能性。使用高精度的相对论计算方法，我们预测了时钟跃迁的波长，计算了相关的原子性质，并分析了一些影响光学时钟精度和稳定性的系统效应（如电四极、微动和二次塞曼位移）。我们还计算了磁偶极超精细结构常数的时钟态和黑体辐射位移的时钟跃迁。
2020-04-13 physics.atom-ph
Ion optical clocks with three electronic states
针对光钟支撑激光系统复杂且需频繁维护的问题，提出利用$S_{1/2}\ ightarrow D_{3/2}$电四极跃迁的类碱离子光钟，减少所需激光波长并借助核自旋实现超精细态制备与读出，以$^{225}$Ra$^{+}$为候选系统助力实现可搬运光钟。
2023-05-23 physics.atom-ph
Reducing the instability of an optical lattice clock using multiple atomic ensembles
本文通过多原子系综的相位估计方法，在锶光晶格钟中实现不稳定性降低2.08倍，并增强相干询问时间3倍以上。
2023-12-20 physics.atom-ph quant-ph
Optical frequency standard with $Sr^+$: A theoretical many-body approach
来自多个科学和技术领域的需求已经导致在全世界范围内寻找不确定度为1分之$10^{18}$的精确光学钟，其比基于微波频率范围的当今铯原子钟精确$10^{3}$倍。在这篇文章中，我们讨论了电四极和超精细位移的$5s ^{2}S_{1/2}\longrightarrow4d ^{2}D_{5/2}$时钟跃迁的$\mathrm{Sr^{+}}$，最有希望的候选人之一，下一代光学时钟。我们应用相对论耦合团簇理论确定了$\mathrm{^{88}Sr^{+}}$的$4d ^{2}D_{5/2}$态的电四极矩，以及在$B$频标研究中重要的$5s ^{2}S_{1/2}$和$4d ^{2}D_{5/2}$态的磁偶极子和电四极矩超精细常数.电子关联的影响，这是非常关键的准确测定这些量进行了讨论。
2007-02-06 physics.atom-ph physics.chem-ph
Atomic Clocks and Coherent Population Trapping: Experiments for Undergraduate Laboratories
我们演示了如何构建和操作一个简单的和负担得起的实验装置，适合本科生设置，以产生和研究原子蒸气中的相干效应，并调查其应用计量学。该装置由一个垂直腔面发射二极管激光器（VCSEL）直接电流调制使用可调谐微波振荡器产生多个光场所需的相干布居捕获（CPT）的观察。这种效应允许非常精确地测量两个基态超精细子能级之间的跃迁频率（“时钟跃迁”），其可用于构建基于CPT的原子钟。
2009-10-20 physics.atom-ph physics.ed-ph
Fast entanglement generation via cavity-mediated nematic tensor dynamics
University of South Florida（南佛罗里达大学）
该研究针对原子系综纠缠生成速度慢的问题，提出利用腔介导向列张量动力学在近共振条件下实现快速纠缠生成，其速度比典型实验快百倍以上，还可加速最大纠缠态的制备。
2026-10-09 physics.atom-ph quant-ph
Nuclear Spin Effects in Optical Lattice Clocks
本文从实验和理论上详细研究了原子核自旋对光晶格钟性能的影响。利用包含自旋轨道和超精细相互作用的态混合理论，以$^{87}$ Sr为例，描述了类碱土原子$^1S_0$ - $^3P_0$钟跃迁的起源和两个钟态之间的微分g因子.由于磁场和光场的时钟频移进行了讨论，重点是那些与原子核结构。的微分g-因子的实验测定$^{87}$锶进行，并与理论符合良好。实验上还探讨了张量光移对钟态的影响。本文讨论了在晶格钟中，控制核自旋极化的状态特异性测量，作为将核自旋相关系统效应降低到10 $^{-17}$以下的一种方法。
2007-07-10 physics.atom-ph
Observation of the 1S0 - 3P0 clock transition in 27Al+
本文首次报道了~（27）Al ~（3+）1 S ~ 0 - 3 P ~ 0时钟跃迁的激光光谱。一个铝离子和一个铍离子同时被限制在一个线性的保罗陷阱中，通过它们之间的相互库仑排斥耦合。这种耦合允许铍离子同情地冷却铝离子，并且还能够将铝的电子状态转移到铍的超精细状态，这可以以高保真度测量。这些技术被应用于测量时钟跳变频率，ν= 1 121 015 393 207 851（8）Hz。它们也被用来测量亚稳态时钟态的寿命，τ= 20.6 +/- 1.4 s，基态1 S 0 g因子g_S = -0.00079248（14），以及激发态3 P 0 g因子g_P = -0.00197686（21），单位为玻尔磁子。
2007-04-09 physics.atom-ph physics.gen-ph quant-ph
Fifth Force and Hyperfine Splitting in Bound Systems
匈牙利科学院ATOMKI研究所最近的两项实验观测（关于从8 Be和4 He的激发态的核跃迁产生的电子-正电子对的角发射模式）表明可能存在一种静止质量能量约为17 MeV的粒子。所谓的X17粒子在这个过程中构成了一个虚态，先于电子-正电子对的发射。基于核跃迁的对称性（$1^+$到$0^+$和$0^-$到$0^+$），X17可能是矢量或赝标粒子。在这里，我们计算的X17产生的有效势，在简单的原子系统中的超精细相互作用，赝标量以及矢量X17假设。有效的哈密顿量得到的一般形式，这是适用于电子以及μ介子束缚系统。考虑了虚湮灭效应及其对超精细分裂的贡献。由于X17产生的电位范围很短，因此在结合系统中观察X17介导的效应的最有希望的途径是超精细相互作用，对于$S$状态，超精细相互作用是通过修改坐标空间中的短程（Dirac-delta）电位来给出的。对于赝标假设，一个虚X 17量子在束缚轻子和原子核之间的交换只导致超精细效应，但不影响兰姆位移。由于X17的影响被证明是急剧增强的μ子绑定系统。对μ子氘、μ子氢、μ子素、真μ子素（$μ^+μ^-$结合系统）和正电子素进行了分析，并对X17交换介导的超精细效应的检测前景进行了分析。
2020-06-02 hep-ph physics.atom-ph
