Probing isotope effects in chemical reactions using single ions
通过单反应事件研究了处于3 p2 P3/2激发态的Mg+与分子氢在热能下反应的同位素效应。从仅约250个与HD的反应中，发现形成MgD+和MgH+之间的分支比大于5。从另外65个反应与H2和D2，我们发现，中间体MgH 2+，MgHD+或MgD 2+配合物的整体衰变概率是相同的。我们的研究表明，很少有单离子反应可以提供离子中性反应的定量信息。因此，该方法非常适合涉及稀有物种的反应研究，例如，稀有同位素或短寿命的不稳定元素。
2008-02-20 physics.atom-ph physics.chem-ph
Rotational state changes in collisions of diatomic molecular ions with atomic ions
Universität Kassel（卡塞尔大学）；Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学）；Aarhus University（奥胡斯大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究双原子分子离子与原子离子碰撞中旋转态变化的机制，通过数值模拟和解析近似，推导出碰撞能量和分子参数对旋转激发的影响，为分子离子的激光冷却提供理论基础。
2026-01-15 physics.atom-ph quant-ph
Rotational structure of weakly bound molecular ions
基于Raab和Friedrich的量子化规则[Phys. Rev. A（2009）in press]，我们推导出了双原子分子离子弱束缚振动能级支持的转动态数目的简单而精确的公式。我们还提供了任何这样的水平的旋转常数的解析估计到阈值的解离，并获得一个标准，用于确定是否一个给定的弱束缚振动能级是无旋转的。结果仅取决于分子势的长程部分。
2009-10-30 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Rotationally cold OH$^-$ ions in the cryogenic electrostatic ion-beam storage ring DESIREE
我们应用近阈值激光光剥离表征的旋转量子级分布的OH $^-$离子存储在低温离子束存储环，SEQUREE，在斯德哥尔摩大学。我们发现，存储的离子弛豫到13.4 $\pm$ 0.2 K的旋转温度与94.9 $\pm$ 0.3%的离子在旋转基态。这是一致的存储环的温度为13.5 $\pm$ 0.5 K的测量与8个硅二极管，但在所有较早的研究中，在低温陷阱和环的旋转温度总是远远高于那些存储设备在其最低温度。此外，我们通过选择性光分离主动地修改旋转分布以产生OH $^-$束，其中大约一百万个存储离子中的99.1 $\pm$ 0.1%处于$J$ =0旋转基态。
2018-03-31 physics.atom-ph
Rotational excitation in sympathetic cooling of diatomic molecular ions by laser-cooled atomic ions
Universität Kassel（卡塞尔大学）；Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学）；Aarhus University（奥胡斯大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究通过激光冷却原子离子与双原子分子离子的库仑相互作用，分析协同冷却过程中旋转激发的影响，评估冷却时间及分子内部状态的纯度。
2026-01-15 physics.atom-ph quant-ph
Observation of a rotational transition in trapped and sympathetically cooled molecular ions
我们证明了分子离子的旋转激发，被激光冷却的原子离子的温度低至约。10 mK。分子氢离子HD+和基本的旋转跃迁$(v=0,\, N=0)\rightarrow(v'=0,\, N'=1)$在1.3太赫兹，最基本的偶极允许的任何分子的旋转跃迁，被用作测试情况。这是第一次直接观察到这种转变。采用旋转激光冷却以增强信号，共振增强多光子解离作为检测方法。黑体辐射诱导的转动激发也被观察到。的方法扩展到其他分子物种进行了简要讨论。
2012-02-25 physics.atom-ph quant-ph
Probing rotational wave-packet dynamics with the structural minimum in high-order harmonic spectra
我们研究了非线性排列分子在前半转动回复附近产生的依赖于共振的高次谐波谱。研究发现，分子排列的演化是在结构极小值中编码的。为了揭示分子排列与高次谐波谱中的结构极小值之间的关系，我们基于双中心干涉模型进行了分析。我们的分析表明，结构的最小位置线性依赖于排列参数$<\cos^2θ>$的倒数。这种线性关系表明了通过测量光谱极小值来探测旋转波包动力学的可能性。
2014-03-04 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Generation of rotational ground state HD$^+$ ions in an ion trap using a resonance-enhanced threshold photoionization process
本文提出利用[2+1']共振增强阈值光电离与Be$^+$协同冷却在离子阱中产生转动基态超冷HD$^+$离子，初始基态布居达0.93(12)，并分析了阱电场和黑体辐射对转动态布居的影响。
2023-04-04 physics.atom-ph
Assignment of resonances in dissociative recombination of HD+ ions: high-resolution measurements compared with accurate computations
利用重离子储存环TSR上的光阴极电子靶测量了HD+离子振动基态解离复合的碰撞能量分辨速率系数。里德堡共振与振转激发的HD+核心扫描作为一个功能的电子碰撞能量与仪器展宽低于1毫电子伏的低能量极限。测量相比，使用多通道量子亏损理论的计算，占旋转结构和相互作用，并考虑到六个最低的旋转能级作为初始离子状态。使用热平衡水平人口在300 K近似的实验条件下，计算和测量的结构之间的密切对应关系被发现的第一振动激发阈值的阳离子附近0.24 eV。详细的分配，包括自然加宽和重叠的里德伯共振，进行所有结构高达0.024 eV。从纯粹的旋转激发的离子核心的共振被发现具有类似的强度，涉及振动激发。一个占主导地位的低能量共振被分配到只从激发旋转状态的贡献。结果表明，强烈的修改的能量依赖性的解离复合速率系数通过旋转激发的母离子，并强调需要与旋转冷物种的研究，以获得反映低温电离介质的结果。
2011-07-26 physics.atom-ph physics.chem-ph
Precise Determination of Excited State Rotational Constants and Black-Body Thermometry in Coulomb Crystals of Ca$^+$ and CaH$^+$
Duke University（杜克大学）
本研究通过高分辨率旋转光谱精确测定CaH$^+$激发态旋转常数，并利用其作为本地环境温度的原位探测器。
2024-11-30 physics.atom-ph physics.chem-ph
Near threshold rotational excitation of molecular ions by electron-impact
用{ \it ab initio}计算了低碰撞能下H $_3^+$的电子转动激发截面.绝热核旋转（ANR）近似的有效性，结合$R$矩阵波函数，通过与基于Kokoouline和Greene（{ \it Phys. Rev. A} { \bf 68} 012703 2003）的处理的振转量子亏损理论计算的比较进行评估。纯ANR激发截面被证明是准确的阈值，除了在存在大的振荡里德伯共振。这些共振发生在与$ΔJ=1$的跃迁中，并且是由闭合通道效应引起的。一个简单的解析公式推导出平均的旋转概率在这样的共振在一个3通道的问题。在符合维格纳定律的吸引力库仑场，旋转激发截面被证明是大的和有限的阈值，与一个显着的，但温和的贡献，从封闭的渠道。
2006-08-07 physics.atom-ph
Reconstruction of a Rotational Wavepacket of Inverted Molecular Ions in an Intense Femtosecond Laser Field
本文报道了在飞秒激光诱导等离子体火花中，N2+的激发电子B2 ~（？）u ~+基态（v = 0）的转动波包的产生.利用等离子体中N ~（2+）的B_2 ~（？）u ~+-X_2 ~（？）g ~+态之间的布居数反转产生的频率分辨种子放大空气激光光谱，实现了旋转波包的解码。我们还观察到，旋转波包导致调制的放大的种子信号在时域中使用泵浦探测方案，这可以很好地再现的理论计算。我们的研究结果表明，空气激光器提供了一个理想的探针，用于远程表征分子的旋转状态分布在飞秒激光诱导的细丝。
2013-05-27 physics.atom-ph physics.optics
Rotational spectroscopy of cold, trapped molecular ions in the Lamb-Dicke regime
被囚禁离子的交感冷却已经被确立为一种用于操纵非激光冷却离子的强大技术（Raizen 1992，Waki 1992，Bowe 1999，Barrett 2003）。对于分子离子，它承诺大大提高光谱分辨率和准确性。然而，到目前为止，这一潜力仍未得到开发，由于即使在最低可实现的平移温度下，离子簇中也存在残余多普勒展宽，因此实现的最佳分辨率在分数上并不优于$5\times10^{-8}$（Bressel 2012）。在这里，我们介绍了一个通用的和可访问的方法，使多普勒自由旋转光谱。它利用了分子离子在线性四极阱中被捕获和结晶时的强径向空间限制，为旋转跃迁提供了Lamb-Dicke机制。我们实现了$1\times10^{-9}$分数和$1.3~\textrm{kHz}$绝对，$50$和近$3\times10^{3}$，分别比其他方法的改进的线宽。系统不确定度为$2.5\times10^{-10}$。作为一个应用程序，我们展示了最精确的测试$\textit{ab initio}$分子理论和最精确的（$1.3~\textrm{PPB}$）光谱测定的质子质量。这些结果代表了激光冷却原子离子团簇的无多普勒微波光谱学（Berkeland 1998）向更高光谱频率和分子的长期延伸。这种方法可以对分子进行大范围的高精度测量，包括旋转和振动跃迁。
2018-02-09 physics.atom-ph quant-ph
Microwave quantum logic spectroscopy and control of molecular ions
旋转微波光谱和控制极性分子离子通过直接微波寻址的一般方法被认为是。我们的方法利用空间变化的AC斯塔克位移，诱导远离共振，聚焦激光束，以实现分子离子的旋转状态和原子离子的电子状态之间的有效耦合。在这种设置中，原子离子用于读出分子离子状态，其方式类似于基于拉曼跃迁的量子逻辑光谱学。除了高精度光谱学之外，该设置允许旋转基态冷却，并且可以被认为是极性分子离子的量子信息处理的候选者。我们建议的所有内容都可以用现有技术实现。
2013-07-17 physics.atom-ph
Properties of the weakly-bound (1,1)-states and rotationally excited (2,0)-states in the muonic molecular $d d μ, d t μ$ and $t t μ$ ions
该研究高精度测定了三种μ子分子离子的弱束缚(1,1)-态与转动激发(2,0)-态性质，精度超此前研究，还提出通用变分展开式可用于任意三体系统的高精度束缚态计算。
2025-03-17 physics.atom-ph
Blackbody-radiation-assisted molecular laser cooling
在离子阱中，分子离子的平移运动可以通过与激光冷却的原子离子的库仑相互作用而被有效地冷却到低于100 mK的温度。然而，内部振转态的分布在几十秒内与通常高得多的环境温度达到热平衡。我们考虑这样的内部热的旋转冷却的概念，但冷却异源双原子分子离子。该方案依赖于从几个特定旋转能级到"暗态“的光泵浦与黑体辐射介导的旋转粒子数再分布的组合。
2002-06-19 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Iterative Confinement of Ions via the Quantum Zeno Effect: Probing Paradoxical Energy Consequences
本文提出基于量子芝诺效应的迭代测量方法逐步约束离子，以双质子系统为例揭示能量积累悖论，并设计可行实验验证，为量子物理和聚变研究提供新视角。
2024-03-15 physics.atom-ph quant-ph
High-precision nonadiabatic calculations of dynamic polarizabilities and hyperpolarizabilities for the lowlying vibrational-rotational states of hydrogen molecular ions
使用显式关联Hylleraas基组，非相对论地计算了H $_2^+$，D $_2^+$和HD $^+$分子离子在基态和第一激发态的静态和动态电多极极化率和第二超极化率。计算是完全非绝热的;没有使用玻恩-奥本海默近似。发表的理论和实验结果，在可用的情况下进行比较。在我们的方法中，不需要能量函数的导数，也不需要响应函数的导数。特别是，我们接触到早期的计算在玻恩-奥本海默计算的极化率被分解成电子，振动和旋转的贡献和超极化率被确定从能源功能的衍生物。我们发现HD $^+$基态的静态超极化率比相应的偶极极化率大7个数量级。对于HD $^+$在第一激发态的偶极极化率，本方法的高精度有利于处理两项之间的近似抵消。对于应用于激光光谱的捕获离子，我们发现调谐和魔术波长的HD $^+$离子在激光场。此外，我们还计算了氢分子离子与基态H、He和Li原子的长程相互作用的前几个主导项。
2014-07-30 physics.atom-ph
Probing QED Vacuum with Heavy Ions
我们还记得将近半个世纪前，有人提议利用缓慢的重离子碰撞来探索量子真空的结构。围绕这一主题，我们回顾了重离子碰撞中伴随着可观测到的正电子发射的自发真空衰变的基本概念，并描述了强场QED的相关理论发展。
2016-04-29 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Rotation of cold molecular ions inside a Bose-Einstein condensate
我们使用最近开发的angulon理论[物理。114，203001（2015）]以研究浸入铷和锶的玻色-爱因斯坦凝聚体中的氰化物分子阴离子的旋转光谱。基于$\textit {ab initio}$势能面，我们详细研究了声子激发场修饰分子转动所引起的转动兰姆位移和多体诱导精细结构。我们证明，这些影响的幅度是足够大，以观察到在现代实验中的冷分子离子。此外，我们还介绍了一种从$\textit {ab initio}$势能面出发构造赝势的新方法，该方法为低能极化子模型提供了一种获得有效耦合常数的方法。
2016-10-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Quantum-logic spectroscopy of forbidden vibrational transitions in single nitrogen molecular ions
Department of Chemistry, University of Basel（巴塞尔大学化学系）
该研究利用量子逻辑光谱学技术，实现了单个氮分子离子中被禁止的旋转-振动跃迁的相干操控，为高精度分子光谱和量子计算提供了新方法。
2026-03-11 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Coherent Control of the Rotational Degree of Freedom of a Two-Ion Coulomb Crystal
我们演示了双离子晶体角动量态的制备和相干控制。离子的平均角动量为$7780\hbar$，在圆对称势中以100 kHz自由旋转，使我们能够解决旋转边带。通过相干激发这些运动边带，我们创造了由多达四个角动量量子分离的叠加态。拉姆齐实验表明，预期的相位的叠加，这是依赖于量子分离的状态的数量。这些结果表明，在捕获离子的量子转子描述的集体运动状态的相干控制。此外，我们的工作提供了一个扩展的实用程序的捕获离子的量子模拟，干涉测量和传感。
2019-03-13 physics.atom-ph quant-ph
Probing rotational decoherence with a trapped-ion planar rotor
本研究首次实验观测了转动退相干标度律，利用双离子阱平面转子制备角动量叠加态并测量退相干速率，结果与理论高度吻合，对转子量子应用具有重要意义。
2025-01-24 physics.atom-ph quant-ph
Rotational transitions induced by collisions of HD$^{+}$ ions with low energy electrons
基于多通道量子亏损理论计算HD$^+$与低能电子碰撞的转动跃迁及解离复合截面与速率系数，结果与理论和实验吻合，并提升了解离复合截面精度。
2024-05-10 astro-ph.IM physics.atom-ph
Rotational state-changing collisions between N$_2^+$ and Rb at low energies
在离子-原子混合囚禁实验中普遍存在的亚开尔文温度范围内，对分子氮离子和Rb原子之间的旋转弹性和非弹性碰撞进行了理论研究.用量子散射方法计算了体系中能量最低的单重态电子通道的从头算势能面上的转动激发和去激发碰撞截面。我们发现，旋转的非弹性碰撞率是至少一个数量级小于在这个系统中发现的电荷交换率，呈现非弹性过程的典型的混合捕获实验的条件下的一个小通道。
2019-10-28 physics.atom-ph physics.chem-ph
Rotational dynamics of a diatomic molecular ion in a Paul trap
我们提出了一个异质双原子分子离子的模型在一个刚性转子近似的线性保罗陷阱，一个纯粹的经典，其他的质心运动被视为经典，而旋转运动是量化的。我们研究了在离子的永久偶极矩和俘获电场之间存在耦合时的转动动力学及其对质心运动的影响。我们表明，永久偶极矩的存在影响的离子的轨迹，并且它离开的马修方程的解决方案，发现原子离子。对于量子转动的情况，我们也证明了上述耦合对离子转动态的影响。
2015-11-12 physics.atom-ph physics.chem-ph
Probing Multiple Electric Dipole Forbidden Optical Transitions in Highly Charged Nickel Ions
高电荷态离子（HCI）具有紧密束缚的电子云，能有效抑制环境对量子振荡器的干扰，是下一代原子钟的理想候选者。在这里，我们提出并追求一个实验策略，同时专注于一个单一的原子元素的各种HCI，保持尽可能大的候选时钟转换的数量。根据这一策略，我们确定了四个相邻的镍HCl的电荷状态，提供多达六个光学跃迁。在实验上，我们证明了在低能量紧凑的上海-武汉电子束离子阱中产生这些离子的基本能力。我们测量了四个磁偶极（$M$ 1）和一个电四极（$E$ 2）时钟转换的波长与几个ppm的精度与一种新的校准方法，其中两条线进行了观察，并首次在受控的实验室设置。与早期的测定相比，我们的测量将波长精度提高了一个数量级。这样的测量对于限制激光波长范围以找到“大海捞针”的窄线至关重要。此外，我们计算了频率和品质因数，评估了这六个跃迁对基础物理应用所需的电磁精细结构常数$α$的假设变化的敏感性。我们认为，所有六个过渡镍HCI提供固有的免疫力，所有常见的量子振荡器的扰动，其中之一的投影分数频率的不确定性下降到显着的水平10 $^{-19}$。
2021-01-26 physics.atom-ph
Sympathetic cooling of rovibrationally state-selected molecular ions
本文提出了一种在离子阱中产生旋转和振动选态、自旋冷分子离子的新方法。我们的技术是基于中性分子的状态选择阈值光电离，然后用激光冷却的钙离子对产生的离子进行交感冷却。使用N $_2^+$离子作为测试系统，我们实现了> 90%的选择性，在制备的基础振转能级和状态寿命的数量级为15分钟的限制与背景气体分子的碰撞。该技术可以用来产生一个广泛的非极性和极性的分子离子在地面和激发振转态。我们的方法为冷量子控制的离子-分子碰撞研究、用状态选择的分子离子和分子-离子量子比特进行频率计量学实验开辟了新的前景。
2010-06-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Incomplete rotational cooling in a 22-pole ion trap
低温22极离子阱在离子-分子反应动力学和高分辨分子光谱学中有着广泛的应用。对于大多数这些应用程序，重要的是要知道的平移和内部温度的捕获离子。在这里，我们提出了详细的旋转状态测温测量在一个扩展的温度范围内的两个离子/缓冲气体系统OH-/He和OD-/HD与离子-中性质量比分别为4.25和6。测得的旋转温度显示终止的热化与缓冲气体约25 K，独立的质量比和限制潜力的陷阱。不同的可能的解释，这种不完整的热化已被调查，其中的热化的缓冲气体和加热由于室温黑体辐射和室温气体进入陷阱。
2017-02-06 physics.atom-ph physics.chem-ph
Zeeman-Splitting-Assisted Quantum Logic Spectroscopy of Trapped Ions
提出了一种基于磁$g$ -因子的量子逻辑方案来探测处于不同角动量态的原子和分子离子。状态相关的磁$g$因子意味着在给定的磁场中，电子态、转动态或超精细态可以通过它们的塞曼分裂来区分。驱动所选塞曼分裂的运动边带使得能够用辅助逻辑离子读出角动量的相应状态。作为一个证明的原理演示，我们表明，我们可以检测到一个${^{174}}$ Yb $^+$离子的基态电子状态使用${^{171}}$ Yb $^+$作为逻辑离子。此外，我们可以区分处于其基态电子态的${^{174}}$ Yb $^+$离子与处于亚稳态${^{2}}D_{3/2}$的$^+$离子。我们讨论了该方案对分子离子转动态检测的适用性。
2014-12-17 physics.atom-ph quant-ph
Leading order relativistic corrections to the dipole polarizability of the hydrogen molecular ions
计算了氢分子离子H $_2^+$、HD $^+$和D $_2^+$的静态偶极极化率。这些新的极化率数据考虑了由$mα^4$阶Breit-Pauli哈密顿量对三体系统波函数的首阶相对论修正。我们的研究涵盖了广泛的旋转（$L=0-5$）和振动（$v=0-10$）的状态，这是实际的兴趣，精确光谱的氢分子离子。
2016-08-01 physics.atom-ph
Terahertz-visible two-photon rotational spectroscopy of cold OD-
提出了一种利用双光子连续吸收测量分子阴离子在太赫兹波段转动跃迁的方法。通过束缚-束缚太赫兹吸收的离子激发通过在束缚-自由跃迁上的可见光中的吸收来探测。可见光频率被调谐到激发阴离子的状态选择性光分离过渡。这为几百个分子离子提供了太赫兹作用光谱。为了证明这一点，我们在低温22极阱中测量了OD-阴离子的两个最低转动跃迁，J=1<-0和J =2<-1。我们得到了OD-的转动跃迁频率，当J=1<-0时为598596.08（19）MHz，当J=2<-1时为1196791.57（27）MHz，这与他们以前的测量结果一致。这种双光子方案为一系列分子阴离子，特别是多原子和簇阴离子开辟了太赫兹振转光谱。
2016-02-26 physics.atom-ph physics.chem-ph
Optimized strategies for the quantum-state preparation of single trapped nitrogen molecular ions
本研究提出两步策略优化离子阱中单N2+离子的量子态制备，通过阈值光电离与基于测量的态纯化，实现高保真度（38(7)%）的基态制备，为态特异性实验提供纯净样品。
2023-09-06 physics.atom-ph physics.chem-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
Probing the helium dimer by relativistic highly-charged projectiles
研究了He $_2$二聚体在相对论高电荷粒子作用下碎裂成He $^+$离子的过程。它表明，一个超快的弹丸与一个非常广泛的对象-氦二聚体-之间的相互作用具有有趣的功能，这是缺乏与“正常”分子的碰撞。它还表明，这样的弹丸，由于其巨大的相互作用范围，可以准确地探测二聚体的基态，甚至可以用于精确测定其结合能。
2021-05-06 physics.atom-ph
State-specific detection of trapped HfF$^+$ by photodissociation
我们使用（1+1 $'$）共振增强多光子光解离（REMPD）技术对HfF $^+$的单次绝对效率为18%，比荧光检测的效率高200倍以上。第一个光子将特定的转动能级激发到35，000 - 36，500 cm $^{-1}$的中间电子振动带，第二个光子在37，594 cm $^{-1}$（266 nm）将HfF $^+$解离成Hf $^+$和F。质量分辨飞行时间离子检测然后产生状态选择性解离离子的数量。使用这种方法，我们观察到的旋转状态加热的HfF $^+$离子与中性Ar原子碰撞。此外，我们测量$^3Δ_1$ $v=0,\, J=1$状态的寿命为2.1（2）s。这种状态将用于寻找电子的永久电偶极矩。
2014-01-21 physics.atom-ph physics.chem-ph
State Selective Preparation and Nondestructive Detection of Trapped ${\rm O}_2^+$
本文展示了氧分子在分子束和离子阱中的 $(2+1)$ REMPI 态选择性电离，结合协同冷却与荧光质谱实现 O$_2^+$ 的非破坏性探测，并确定了最佳跃迁选择及光谱参数。
2025-02-04 physics.atom-ph physics.chem-ph
Probing Time Dilation in Coulomb Crystals in a high-precision Ion Trap
捕获离子光学时钟能够实现$10^{-18}$和可能更低的系统分数频率不确定性。然而，当前离子钟的稳定性从根本上受到单离子询问的弱信号的限制。我们提出了一个可操作的，可扩展的平台，用于扩展时钟光谱的库仑晶体阵列组成的几十个离子，同时允许系统的位移低至$10^{-19}$。使用一种新开发的技术，我们观察到三维多余的微运动振幅库仑晶体内的原子空间分辨率和亚纳米振幅的不确定性。我们发现，在离子库仑晶体的400 $μ$ m和2毫米长，时间膨胀位移的${}^+$离子由于微动可以接近$1\times10^{-19}$和低于$10^{-18}$，分别。在以前的离子阱中，即使是少数离子的光谱学，过量的微动也会主导不确定性预算。通过最大限度地减少其贡献并提供一种量化方法，这项工作为多体离子系统中的精确光谱学开辟了道路，实现了纠缠增强的离子时钟，并提供了一个良好控制的强耦合量子系统。
2018-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Nonrelativistic energies and predissociation widths of quasibound states in the Li$dμ$ molecular ions
对μ子分子离子$^6$ Li $^{3+}dμ$和$^7$ Li $^{3+}dμ$进行了数值研究。使用复坐标旋转方法，我们发现了六个旋转状态（每个同位素三个），这是共振态的寿命为皮秒的顺序。这些分子系统可能对研究低能聚变反应有意义。计算了两种同位素的$S$态的关键量$|Ψ(0)|^2$，即核合并点处波函数的平方，计算精度优于3%.
2019-11-17 physics.atom-ph
Probing Molecular Dynamics at Attosecond Resolution with Femtosecond Laser Pulses
基于再散射模型计算了飞秒激光脉冲与D $_2$分子相互作用产生的D $^+$离子的动能分布。通过对分子动力学的分析，表明电离电子与D $_2^+$离子的碰撞时间可以从D $^+$动能峰读出，精确到阿秒。我们进一步建议，可以通过使用更短的fs激光脉冲（约15fs）来实现更精确的时钟读取。
2003-07-17 physics.atom-ph
A cryogenic Paul trap for probing the nuclear isomeric excited state $^{229\text{m}}$Th$^{3+}$
LMU München（慕尼黑大学）；Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（哈马德·本·哈利法大学科学与工程学院量子计算中心）；MPIK Heidelberg（海德堡马克斯·普朗克核物理研究所）；Justus-Liebig-Universität Gießen（吉森尤斯图斯-李比希大学）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（达姆施塔特重离子研究中心）；Tsinghua University（清华大学）；Johannes Gutenberg-Universität（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；Helmholtz Institute Mainz（美因茨亥姆霍兹研究所）
针对囚禁$^{229}$Th$^{3+}$离子核同核异能跃迁激光激发未实现的问题，慕尼黑大学搭建低温保罗阱装置，验证了钍、锶离子的囚禁及钍离子的协同冷却，为相关核探测实验提供平台。
2025-08-02 physics.atom-ph physics.ins-det
Probing QED and fundamental constants through laser spectroscopy of vibrational transitions in HD+
自然界中最简单的分子，H2+和HD+形式的分子氢离子，为复杂形式物质的量子电动力学测试提供了重要的基准系统。在这里，我们报告这样一个测试的基础上的频率测量的振动泛音过渡HD+激光光谱。我们发现，理论和实验频率是相等的0.6（1.1）十亿分之一，这是迄今为止最严格的测试分子理论。我们的测量不仅证实了高阶量子电动力学在分子中的有效性，而且还使长期预测的确定质子-电子质量比的分子系统，以及改进的约束假设的第五力和紧致更高的尺寸在分子尺度上。从理论和实验在0.01ppm水平上的比较的角度，我们的工作证明了分子氢离子作为基本物理常数和定律的探针的潜力。
2016-02-02 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.plasm-ph
Probing electronic state-dependent conformational changes in a trapped Rydberg ion Wigner crystal
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）；Universität Tübingen（蒂宾根大学）
本研究利用冷囚禁三离子晶体，将中心离子激光耦合至里德伯态，首次实验观测到依赖电子态的维格纳晶体构象变化（线性转锯齿形）及振电杂化光谱特征，为人工分子系统研究奠定实验基础。
2025-07-31 physics.atom-ph quant-ph
Cavity QED in a molecular ion trap
提出了一种利用片上超导微波谐振器研究囚禁分子离子的量子信息和高分辨光谱学的方法。分子离子与中性分子相比有几个优点。离子可以被加载到深（1 eV）RF陷阱，并被捕获独立的电偶极矩的旋转过渡。它们的电荷保护它们免受运动失相，并防止碰撞损失，允许1秒的相干时间时，用作量子存储器，与检测的单分子可能在<10毫秒。分析的检测效率和相干性的分子。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.atom-ph
Probing topological edge states in a molecular synthetic dimension
Durham University（杜伦大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Rice University（莱斯大学）
利用超冷分子的旋转态构建一维合成晶格，研究SSH模型的拓扑性质，通过光谱和时间动态探测验证拓扑保护边态的鲁棒性，为分子量子模拟奠定基础。
2026-04-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing the axis alignment of an ultracold spin-polarized $\textrm{Rb}_2$ molecule
我们提出了一种新的方法探测超冷，非极性二聚体的分子轴的对齐。这些结果是使用双原子$^{87}\textrm{Rb}_2$分子在最低的三重态电位$a^3Σ_u^+$的振动基态被困在一个三维光学晶格。我们沿着实验室坐标系的每个$x$、$y$和$z$方向测量分子的极化率，其与排列直接相关。通过制备处于各种精确定义的旋转量子态的分子，我们可以在大范围内高精度地控制分子轴的对准程度。此外，我们推导出的动力学极化率的激光波长的$1064.5\:\textrm{nm}$平行和正交的二聚体，$α_\parallel=(8.9 \pm 0.9)\times10^3\:\textrm{a.u.}$和$α_\perp=(0.9 \pm 0.4)\times10^3\:\textrm{a.u.}$，分别分子轴。我们的研究结果强调，光学晶格的深度强烈依赖于分子的旋转状态，必须考虑在碰撞实验。目前的工作铺平了道路，在超冷的温度制度对齐分子之间的反应研究。
2015-01-14 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Laser Cooling of Radium Ions
不稳定镭核由于其高质量、八极形变和能级结构等特点，对探索新物理具有重要意义。具有长保持时间和低粒子数的离子阱对于放射性物质（例如镭和基于镭的分子离子）的工作是优异的，其中低活性和因此低总数是期望的。我们解决的挑战与缺乏稳定的同位素在桌面实验与低活性（$\sim 10 \ μ\mathrm{Ci}$）源，我们激光冷却被困的镭离子。用激光冷却的镭离子，我们测量了$7p\ ^2P_{1/2}^o$态到基态$7s\ ^2S_{1/2}$和亚稳态激发态$6d\ ^2D_{3/2}$的分支分数，分别为$p=0.9104(7)$和$0.0896(7)$。利用附近的碲参考线，我们测量了$7s\ ^2S_{1/2} \rightarrow 7p\ ^2P_{1/2}^o$跃迁频率，640.09663（6）THz。
2019-06-17 physics.atom-ph
Quantum state preparation and control of single molecular ions
制备处于静止状态和高纯度量子态的分子是化学和物理学中的一个长期梦想，到目前为止，只有在专门的实验装置中选择一组分子才能实现。在这里，质谱和拉曼光谱的量子限制的组合，提出了应适用于广泛的分子离子。避免了分子中电子的激发，随后是不受控制的衰变和分支成几个较低的能量状态。相反，分子总是连接到电子和振动基态流形内的旋转状态，而共同捕获的原子离子提供了有效的熵去除，并允许提取分子上的信息。所概述的技术可以使得能够用相同的仪器制备、操纵和测量大量的分子离子种类，其应用包括但不限于分子性质的精确测定和物理学的基本测试。
2011-10-18 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.ins-det
Excitation and probing of low-energy nuclear states at high-energy storage rings
本文提出利用高能储存环中的相对论性$^{229}$Th离子和可见光波段高功率激光，通过直接共振、核态混合及电偶极跃迁等机制高效激发同质异能态，并给出高精度探测方案，为核钟研究提供新途径。
2023-07-04 nucl-ex nucl-th physics.acc-ph
Probing the dynamic interference in molecular high-order harmonic generation through Bohmian trajectories
利用玻姆轨线方法研究了双原子分子高次谐波产生过程中的动力学干涉。结果表明，仅用分别位于两个离子上的两条Bohmain轨道就能很好地再现分子谐波谱的主要特征。这是因为这两个局部轨迹可以接收和存储来自所有其他碰撞轨迹的全部碰撞信息。因此，这两个轨迹的振幅和频率代表谐波产生的强度和频率分布。此外，这两个轨迹之间的干涉显示了谐波光谱的下降，这表明了分子结构信息。?
2013-08-02 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
Precision spectroscopy technique for dipole allowed transitions in laser cooled ions
本文提出了一种精确测量囚禁离子电偶极允许跃迁的方法。通过快速连续地应用探针和冷却激光，可以探测完整的跃迁，而不会因加热离子而引起失真。此外，可以利用两个探针来测量类似色散的信号，这非常适合于将激光器稳定到跃迁。我们已经充分表征了测量的参数，并发现可以在30 s的询问时间内测量优于100 kHz的过渡频率。通过采用两个独立的离子阱系统来确定光谱信号的长期稳定性。第一离子阱用于稳定光谱激光器。第二个离子阱，然后通过连续探测在两个频率的过渡来测量的稳定性。根据Allan方差，对于1000 s的询问时间，获得了优于10 $^{-10}$的频率不稳定性。
2014-06-28 physics.atom-ph
Electroweak Nuclear Properties from Single Molecular Ions in a Penning Trap
提出在彭宁阱中利用强磁场使分子离子宇称态近简并，通过弱相互作用混合放大宇称不守恒效应，实现单分子级电弱核性质探测，适用于稀有及不稳定核素。
2023-10-17 nucl-ex physics.atom-ph quant-ph
Rotational spectrum of molecular ion NH^+ as a probe for alpha- and m_e/m_p-variation
我们确定分子离子NH^+是探测精细结构常数α和电子-质子质量比μ变化的潜在候选者。NH^+有一个非常低的激发态σ，只比π基态高几百cm^-1。作为一个轻分子，这种接近使得各个状态的旋转能级对于低角动量是高度混合的。我们发现，几个集体旋转光谱内的低频跃迁的经验增强的灵敏度α和μ变化。这是由于π和Σ态的接近，以及它们之间的强自旋轨道耦合。关于NH^+可能存在于星际空间的建议，以及最近关于捕获离子精密光谱学将适用于分子离子的预测，使NH^+成为未来天体物理学和实验室研究α和μ变化的一个有前途的系统。
2011-05-18 astro-ph.CO physics.atom-ph
