Above-threshold ionization with highly-charged ions in super-strong laser fields: I. Coulomb-corrected strong field approximation
针对强激光场中高电荷态离子阈上电离的研究，发展了库仑修正的强场近似。在程函近似下，将库仑势微扰地处理在连续电子准经典波函数的相位上，考虑了原子核的库仑势对连续介质中电离电子动力学的影响.本文利用速度和长度规范讨论了非相对论区域的库仑修正SFA的形式.研究了强线偏振激光场中类氢体系的直接电离。本文讨论了不同规范下的结果与Perelomov-Popov-Terent的常时方法的关系。
2013-01-24 physics.atom-ph quant-ph
State-selected ion-molecule reactions with Coulomb-crystallized molecular ions in traps
以典型的电荷转移过程$\mathrm{N_2^++N_2\rightarrow N_2+N_2^+}$为例，首次在离子-分子反应研究中采用了状态选择的库仑结晶分子离子。通过制备反应物离子在一个定义明确的振转状态和本地化它们在空间中的交感冷却到毫开尔文温度的离子阱，状态和能量控制的反应实验与灵敏度的水平上的单离子进行。实验结果进行了解释与准经典轨道模拟的六维势能面提供了详细的洞察到发生在N $_2$和N $_2^+$之间的电荷转移的反转能量转移。
2012-06-22 physics.atom-ph physics.chem-ph
Ion Coulomb Crystals
离子库仑晶体（ICC）是由原子离子在低温下在射频和潘宁离子阱中形成的，具有显著的性质和许多应用的结构。库仑晶体的图像是惊人的，并揭示了晶体结构，这是由作用在离子上的捕获力和它们相互的库仑排斥力之间的平衡引起的。这些结构的应用范围从频率标准和量子模拟到测量离子化学反应的截面。
2014-11-18 physics.atom-ph quant-ph
Above-threshold ionization with highly-charged ions in super-strong laser fields: II. Relativistic Coulomb-corrected strong field approximation
本文发展了一种相对论库仑修正强场近似（SFA），用于研究相对论强激光场中高电荷态类氢离子阈上电离的自旋效应。库仑校正的SFA是基于描述电离电子激光驱动的连续动力学的离子核的库仑场扰动的相对论eikonal-Volkov波函数。考虑了总哈密顿量不同分区的SFA。该方法应用于强线偏振激光场中类氢体系的直接电离。微分和总电离率的解析计算。在SFA技术内检索Perelomov-Popov-Terent'ev电离率的相对论模拟。讨论了不同分区中SFA的物理相关性。
2013-01-24 physics.atom-ph quant-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
Trapping, Shaping and Isolating of Ion Coulomb Crystals via State-selective Optical Potentials
对于常规离子阱，捕获电势接近于独立于电子状态，从而主要取决于离子的荷质比$Q/m$来提供对离子的约束。相反，在光偶极阱中存储离子会导致依赖于状态的限制。在这里，我们实验研究光学偶极电位$^{138}\mathrm{Ba}^+$离子存储在两个不同的陷阱在532 nm和1064 nm。我们制备了$6\mathrm{S}_{\mathrm{1/2}}$电子基态或$5\mathrm{D}_{\mathrm{3/2}}$ / $5\mathrm{D}_{\mathrm{5/2}}$亚稳态激发态的离子，并探测了电势的相对强度和极性。一方面，我们应用我们的研究结果选择性地从库仑晶体中去除离子，尽管所有离子共享相同的$Q/m$。另一方面，我们确定性地从较高能量轨道中的寄生离子中净化捕获体积，从而将库仑晶体可靠地隔离为射频阱内的单个离子。
2020-10-26 physics.atom-ph quant-ph
Coulomb Effects on time-trajectory-resolved high-order harmonic generation
本文从数值和解析两方面研究了库仑势对高次谐波产生的影响。我们重点研究了库仑势对与特定电子轨道相关的高次谐波发射时间的影响。通过对三维含时薛定谔方程（TDSE）的数值求解，得到了长、短电子轨迹下的高次谐波发射时间。我们比较TDSE预测与库仑修正模型所产生的强场近似（SFA）。我们发现，库仑效应诱导的HHG发射时间早于不考虑库仑势的一般SFA模型预测的时间。特别是，这种效果的影响不同的长和短的电子轨迹，是更显着的低能量谐波比高。它还改变了长和短电子轨迹的HHG振幅。我们用不同的激光参数和库仑势形式验证了我们的讨论。我们的研究结果强烈支持HHG的四步模型。
2021-05-31 physics.atom-ph
Catching, trapping and in-situ-identification of thorium ions inside Coulomb crystals of $^{40}$Ca$^+$ ions
钍离子表现出独特的核特性，与测试自然界的对称性高度相关，保罗陷阱是进行高精度量子逻辑光谱学的理想实验平台。稳定或长寿命同位素的装载是公认的，并且依赖于来自原子束的电离。一种不同的方法可以捕获作为α衰变子体的短寿命同位素，这些子体从前体核素的薄样品中反冲。一个突出的例子是短寿命的$^{229\text{m}}$ Th，其在长寿命的$^{233}$ U的衰变中占据。在此，离子由外部源提供并且被减速以可用于捕获。这样的设置提供了捕获钍的各种同位素和电荷状态的选择。调查这一复杂的过程中，我们证明了观察到的单一$^{232}$ Th $^+$离子捕获，嵌入并通过库仑相互作用共捕获$^{40}$钙$^+$离子的同情冷却。此外，我们讨论了不同的选择，用于非破坏性识别的同情冷却的钍离子在陷阱中，并详细描述了我们选择的实验方法，确定质量和电荷的钍离子的钙离子的位置，因为它们的荧光成像在CCD相机上。当从Paul阱中提取不同质荷比的离子并将其引导到检测器中时，通过飞行时间信号来验证这些发现。
2019-04-23 physics.atom-ph quant-ph
Ionization in Orthogonal Two-Color Laser Fields - Origin and Phase Dependence of Trajectory-Resolved Coulomb Effects
本文报道了用COLTRIMS技术测量的强正交偏振双色（OTC）激光场中Ar单电离电子动量分布。我们研究了库仑聚焦的效果，其签名是一个尖点样的功能，在中心的电子动量谱。虽然直接电子显示出预期的强烈依赖于两种颜色之间的相位，但令人惊讶的是，库仑聚焦结构几乎不受弱二次谐波拖尾场的影响。这种效果是通过使用CTMC模拟来解释的，该模拟描述了结合库仑和OTC激光场的影响下的经典轨迹中的隧穿电子波包。我们发现电子的初始动量之间的微妙的相互作用隧穿，电离阶段和库仑场的作用，使库仑聚焦部分的动量谱明显不敏感的较弱的条纹场。
2016-04-04 physics.atom-ph
Collisional cooling of internal rotation in MgH$^+$ ions trapped with He atoms: Quantum modeling meets experiments in Coulomb crystals
利用从头计算势能面方法计算了MgH $^+$（$^1Σ$）离子与He（$^1$ S）原子的电子相互作用，从多通道散射问题的量子处理出发，计算了相应的态变旋转非弹性碰撞截面.我们专注于量子动力学在目前的合作伙伴在较早的讨论，冷离子阱实验（见下文），我们希望详细建模的能量低。相应的状态变化率之间计算的分子离子的较低的旋转状态来描述的时间演化动力学，随后由最近的实验库仑结晶MgH $^+$（$^1Σ$），其中离子被旋转冷却后的微动调谐上传到陷阱的他作为缓冲气体。实验中最终离子旋转温度的当前计算建模结果与他们的观察结果非常一致，并且在离子的旋转温度和热温度之间快速平衡。
2020-10-27 physics.atom-ph physics.chem-ph
Fast electron generation by Coulomb scattering on spatially correlated ions in a strong laser field
通过求解含时薛定谔方程，研究了强激光场中电子与空间固定离子的碰撞。考虑第一个简单的一维模型系统，快电子的机制和能谱进行了分析，从碰撞在一个单一的离子。通过使用这些电子作为第二次和第三次碰撞的射弹，可以显著增加所获得的最大可能能量。然后，我们将分析推广到2D系统，其中额外的角自由度导致效率的急剧损失。这个问题可以通过引入外部限制来克服，这允许聚焦电子并增加高能电子的强度。
2009-04-30 physics.atom-ph physics.plasm-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
Bichromatic UV detection system for atomically-resolved imaging of ions
本文提出一种真空腔外紧凑双色紫外成像系统，通过球面-非球面双合透镜在共享EMCCD上同时分辨成像In⁺/Yb⁺库仑晶体，兼顾230.6 nm深紫外与低散射率离子的大视场单离子探测。
2023-07-03 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
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
Rapid production of defect-free beryllium ion Coulomb crystals
囚禁原子离子具有广泛的应用，从精密测量到量子信息科学和量子计算。在所采用的不同原子种类中，铍离子由于其质量轻和方便的原子结构而被广泛使用。然而，离子加载过程需要高温以获得足够的蒸气压，从而产生背景真空的不期望的气体负载并限制长离子链的寿命。在这里，我们展示了一种简单的方法，快速产生纯线性链的铍离子与脉冲激光烧蚀，作为大规模量子信息处理的起点。与热烘箱相比，我们的方法快速;将真空负载降低到仅10^（-12）Torr水平;产生几秒钟的短恢复时间;并且还消除了对用于光电离的深紫外激光器的需要。此外，我们应用反馈控制，以获得理想长度的无缺陷的离子阵列。
2020-12-30 physics.atom-ph
Trapping and Sympathetic Cooling of Boron Ions
我们证明了B $^{+}$离子在激光冷却Ca $^{+}$的库仑晶体中的俘获和共振冷却。我们通过共振激发的长期运动非破坏性地证实了B $^+$两种同位素的存在。B $^{+}$离子通过硼的烧蚀加载，并且长期激发光谱也揭示了与B $_{n}^{+}$形式的离子一致的特征。
2016-09-29 physics.atom-ph
Internal clusterization in the Coulomb few-body systems and stability of the five- and six-body systems with unit charges
研究了六个五体μ子$a b μe_2$离子（或$(a b μe_2)^{-}$）和十个六体$a b c μe_2$准分子的束缚基态稳定性.符号$a, b, c$代表三种氢同位素的裸核--氚（$t$）、氘（$d$）和氚（$p$）。所有这些系统都是具有单位电荷的库仑五体和六体系统。结果表明，六个五体$a b μe_2$离子和十个六体$a b c μe_2$准分子的基态$S(L = 0)-$态都是稳定的.从五体$a b μe_2$离子的精确变分计算可以看出，它们的内部结构类似于带负电荷的氢离子H $^{-}$的内部结构。类似地，我们发现六体中性$a b c μe_2$准分子的内部结构类似于含有两个重氢核和两个束缚电子的双中心H $_{2}$分子的结构。
2018-10-03 physics.atom-ph
Orbit-resolved spin holography: role of Coulomb focusing in target-dependent polarization
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；University College London（伦敦大学学院）
研究蜘蛛状自旋条纹轨道分辨起源及目标依赖性机制，用库仑量子轨道强场近似分离贡献，发现条纹源于\(p\)轨道电离通道干涉，极化取决于轨道类贡献平衡，光电子自旋纹理可补充动量分布探测库仑驱动强场动力学。
2026-07-21 physics.atom-ph
Relativistic wave and Green's functions for hydrogen--like ions
介绍了\textsc{Greens}库，它提供了一套计算（径向）库仑波和格林函数的C++程序。库支持这些函数的非相对论和相对论表示。然而，虽然波函数适用于所有的束缚态和自由电子态，但格林函数只适用于束缚态能量（$(E < 0$）。此外，除了库仑函数外，还可实现几种特殊函数，如第一类和第二类Kummer函数和Whittaker函数，以及一些实用程序，以帮助用户设置和计算矩阵元素。
2008-02-06 physics.atom-ph
Fragmentation dynamics of diatomic molecules under proton impact: Kinetic energy release spectra of CO^{q+} and NO^{q+} (q = 2, 3) molecular ions
本文报道了NO和CO三重电荷双原子分子离子的碎裂动力学，利用反冲离子动量谱仪研究了NO和CO在200 keV质子束作用下多重电离后的解离碎裂。获得了不同碎裂通道的动能释放分布。计算了NO^{3+}和CO^{3+}分子离子基态和几种激发态的势能曲线。在计算的PEC以及简单的库仑激发模型的背景下讨论了所获得的KERD。不稳定的前体分子离子的库仑破裂显示出明显的优先选择N^{2+} + O^+（和C^{2+} + O^+）碎裂通道。
2022-02-13 physics.atom-ph
Creation of two-dimensional coulomb crystals of ions in oblate Paul traps for quantum simulations
我们发展的理论来描述的平衡离子的位置和声子模式的被困离子量子模拟器在一个扁圆的保罗陷阱，创建二维库仑晶体在三角形晶格。通过将离子的内部状态耦合到沿对称轴传播的激光束上，我们研究了通过轴向声子介导的有效伊辛自旋-自旋相互作用，该相互作用对离子微动不太敏感。我们发现，轴向模式频率允许编程的伊辛相互作用与逆幂律自旋-自旋耦合，可以从均匀的直流电压调谐到$r^{-3}$。这样的陷阱可以允许有趣的新的几何配置的量子模拟对中等大小的系统，包括挫折的磁性三角晶格或Aharonov-Bohm效应的离子隧道。该陷阱还结合了周期性的边界条件周围的循环，可以用来检查时间晶体。
2014-06-20 physics.atom-ph quant-ph
Controlling two-dimensional Coulomb crystals of more than 100 ions in a monolithic radio-frequency trap
本研究在新型单片射频阱中实现约100个$^{40}$Ca$^+$离子的二维平面库仑晶体制备与表征，验证了其结构稳定性，并将105个离子的面外运动模式冷却至近基态，为二维自旋模型量子模拟奠定基础。
2023-02-01 physics.atom-ph quant-ph
Ion counting and temperature determination of Coulomb-crystallized laser-cooled ions in traps using convolutional neural networks
本文提出基于卷积神经网络的图像分析方法，从荧光图像快速准确测定库仑晶体的离子数目与温度，实现非侵入式原位监测，助力实时控制。
2025-09-08 physics.app-ph physics.atom-ph physics.chem-ph
Coulomb crystallization of xenon highly charged ions in a laser-cooled Ca+ matrix
University of Birmingham（伯明翰大学）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)（德国电子同步辐射中心）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）
通过激光冷却的Ca+离子对氙高电荷离子进行协同冷却和库仑结晶，实现了混合物种晶体，为光学频率计量、新物理探索和量子信息科学提供了平台。
2026-06-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Optical trapping of ion Coulomb crystals
囚禁离子的电子和运动自由度可以在单个量子的水平上被控制和相干耦合。在保持这种独特的控制水平的同时，逐个离子组装复杂的量子系统仍然是一项具有挑战性的任务。对于许多应用，传统阱中的线性离子链非常适合解决这个问题。然而，由于磁或射频电捕获场的驱动运动有时限制了一维的性能，并严重影响了向高维系统的扩展。在这里，我们报告了在没有射频或附加磁场的单光束光偶极阱中捕获多个钡离子。我们研究了光阱中多达六个离子的合奏中的秩序的持久性，测量它们的温度，并得出结论，离子形成线性链，通常称为一维库仑晶体。作为概念验证的演示，我们访问的集体运动，并执行光谱法的正常模式的光阱。我们的系统提供了一个平台，这是免费的驱动运动，并结合了光学捕获的优势，如状态相关的限制和纳米级的潜力，与理想的性能的晶体被困离子，如远程相互作用的集体运动。从少量的离子开始，有人提出，这些性质将允许多体物理学的实验研究和一维和二维晶体之间的结构量子相变的开始。
2017-12-22 physics.atom-ph quant-ph
$^{174}\mathrm{Yb}^+$-$^{113}\mathrm{Cd}^+$ sympathetic-cooling bi-species Coulomb crystal applied to microwave frequency standard
报道了以$^{174}\mathrm{Yb}^+$离子为冷却剂的$^{174}\mathrm{Yb}^+$ - $^{113}\mathrm{Cd}^+$双组分库仑晶体的制备，并验证了其作为$^{113}\mathrm{Cd}^+$共振冷却微波频率标准的应用潜力。$^{113}\mathrm{Cd}^+$离子被捕获在中心，这大大减少了RF加热和$^{113}\mathrm{Cd}^+$离子所经受的过度微动。在该方案下，由于二阶多普勒效应引起的不确定性被降低到$5\times10^{-16}$，这代表了比交感冷却的$^{40}\mathrm{Ca}^+$ - $^{113}\mathrm{Cd}^+$晶体提高一个数量级。二阶塞曼效应对微波离子频标的不确定度贡献最大，其不确定度被减小到$4\times10^{-16}$。相关AC斯塔克位移不确定度估计为$4\times10^{-19}$。这些结果表明，使用$^{174}\mathrm{Yb}^+$作为$^{113}\mathrm{Cd}^+$的冷却剂离子是非常优越的，并确认了采用$^{174}\mathrm{Yb}^+$ - $^{113}\mathrm{Cd}^+$双组分晶体的交感冷却镉离子微波时钟系统的可行性。
2023-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Direct imaging of thermally excited metastable structures of ion Coulomb clusters
在过去的几年里，大量离子的库仑结晶在实验上得到了深入的研究，并在一维、二维和三维的无限系统中得到了许多引人注目的结果。虽然少数离子的弦在量子信息处理中被证明是非常有吸引力的对象，但最近在量子系统动力学的其他方面也发现了更大的库仑晶体的应用。更小的有限的冷全同带电粒子系综由一个谐波势限制，由于纯粹的排斥长程粒子间的力，构成非常特殊类型的集群。在这里，我们报告的直接成像的亚稳态结构的库仑簇组成的几千个限制和激光冷却的40Ca+离子。这些观测结果归因于有限温度引起的结构激发，这一特征可能出现在短程相互作用粒子簇中，但尚未直接观察到。
2012-02-12 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.plasm-ph
Controlling the potential landscape and normal modes of ion Coulomb crystals by a standing wave optical potential
研究了小库仑晶体中离子的光诱导控制。利用强的腔内光学驻波场，实现了一维、二维和三维晶体中单个离子的亚波长局域化。基于这些发现，我们数值说明了如何应用这种光学势可以用来定制正常模式的光谱和图案的多维库仑晶体。结果代表，除其他外，重要的步骤控制库仑晶体的晶体结构，调查在量子极限和多体系统的量子模拟的传热过程。
2019-03-19 physics.atom-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
State-resolved valence shell photoionization of Be-like ions: experiment and theory
高分辨率的光电离实验进行了使用光束的Be类C $^{2+}$，N $^{3+}$，和O $^{4+}$离子与大致相等的人口的$^1$ S基态和$^3$ P $^o$歧管的亚稳成分。实验的能量标度进行校准，根据光子能量的不确定性为1至10毫电子伏。达到了超过20，000的分辨力，允许分离来自各个亚稳态$^3$ P $^o_0$、$^3$ P $^o_1$和$^3$ P $^o_2$状态的贡献。测量的数据与半相对论Breit-Pauli R矩阵相比，
2012-03-24 astro-ph.EP physics.atom-ph
Hyperfine-structure-resolved laser spectroscopy of many-electron highly charged ions
高电荷态离子（HCI）的超精细结构是研究基础物理和核性质的理想光谱目标。最近提出的HCI原子钟突出了它们的重要性，特别是对于多电子HCI，并且它们已经通过细化原子结构计算进行了理论研究。尽管如此，目前还没有建立光谱方法来验证这些理论计算。在这里，我们证明了超精细结构分辨激光光谱的电子束离子阱等离子体中的HCI，采用磁偶极子跃迁4 $d^{9}$ 5 $s$的$^{127}$ I $^{7+}$。离子状态操纵控制电子碰撞在定义良好的实验室等离子体中，使激光诱导荧光光谱的捕获HCl。在低磁场下，蒸发冷却离子的光谱显示出反映超精细结构的显著特征。目前的演示使用相结合的光学和等离子体的方法提供了一个新的基准，为国家的最先进的原子计算的超精细结构的多电子HCI和各种未开发的实验提供了可能性。
2022-07-22 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Coulomb corrections in the calculation of ultrarelativistic heavy ion production of continuum e+ e- pairs
用部分解析、部分数值的方法研究了超相对论性重离子碰撞中产生正负电子对的微扰理论的库仑修正。生产概率减少从微扰理论与碰撞的重离子的电荷增加，如先前已在文献中讨论。这里示出，从微扰理论的减少来自于适当的物理空间截止碰撞超相对论重离子所产生的电磁势。
2003-05-28 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Trapping Ion Coulomb Crystals in an Optical Lattice
本研究在光学晶格中俘获多个离子，显著增强了对轴向电场的鲁棒性并大幅提高轴向频率，为扩展离子阵列和长程量子模拟提供了新途径。
2023-06-21 physics.atom-ph quant-ph
Vibrationally Resolved Decay Width of Interatomic Coulombic Decay in HeNe
我们研究了氦氖从低于He 1s3p激发到He电离阈值的电离。我们观察到氦氖$^+$离子的增强超过60倍时，他侧共振耦合到辐射场。这些离子是Najjari等人[Phys. Rev. Lett. 105，153002（2010）]。此外，我们的数据提供了电子和振动态分辨的衰变宽度的原子间库仑衰变（ICD）的HeNe二聚体。我们发现，ICD的寿命强烈增加，增加振动状态。
2013-12-09 physics.atm-clus physics.atom-ph
State-resolved electron capture in low-energy Ar2+-Ar/N2 collisions
Northwest Normal University（西北师范大学）；Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院近代物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究低能Ar2+与Ar/N2碰撞中单/双电子俘获动态机制，补充高精度实验数据，采用COLTRIMS技术与MCBM理论模型进行比较。
2026-05-08 physics.atom-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
Coulomb crystal mass spectrometry in a digital ion trap
我们提出了一种质谱技术，用于识别的质量和相对丰度的库仑结晶离子举行的线性保罗陷阱。采用数字射频波形来产生捕获电势，因为这可以被干净地切断，并且随后将静态偶极场施加到捕获电极以用于离子喷射。由Ca+与CH 3F反应制备的双组分Ca+/CaF+库仑晶体对Ca+和CaF+离子表现出良好的检测效率。观察到离子数与相应的积分TOF峰之间的定量线性关系，与离子种类无关。该技术适用于各种多组分库仑晶体-这里为Ca+/NH3+/NH 4+和Ca+/CaOH+/CaOD+晶体演示-并将促进复杂反应体系中离子-分子反应速率和分支比的测量。
2015-01-09 physics.atom-ph physics.chem-ph
Modeling the time-resolved Coulomb explosion imaging of halomethane photodissociation with \textit{ab initio} potential energy curves
本研究提出基于从头算势能曲线的理论模型，可模拟卤代甲烷光解离的时间分辨库仑爆炸实验可观测量，准确预测碘甲烷的两个反应通道，解释溴碘甲烷的片段动能并证实其自旋通道无法通过该方法分辨。
2025-01-06 physics.atom-ph physics.chem-ph
Polarization-gradient cooling of 1D and 2D ion Coulomb crystals
本文介绍了在线性Paul阱中对Ca $^+$多离子库仑晶体进行极化梯度冷却的实验。偏振梯度冷却的集体运动模式的本征矢量有重叠的对称轴的陷阱是通过两个反向传播的激光束，具有相互正交的线性偏振，从S $_{1/2}$到P $_{1/2}$过渡蓝失谐。我们演示了高达51个离子的线性链和22个离子的锯齿形配置中的2D晶体的冷却。冷却结果进行了比较，数值模拟和预测的一个简单的模型中的移动极化梯度冷却。
2020-08-26 physics.atom-ph quant-ph
Laser-induced Coulomb explosion of heteronuclear alkali dimers on helium nanodroplets
本文利用符合过滤方法从同核与异核碱金属二聚体混合物的库仑爆炸信号中分离出异核二聚体的动能分布，并据此确定核间距分布，以 LiK 和 NaK 为例验证了方法有效性。
2024-01-17 physics.atm-clus physics.atom-ph
Eigenmodes and thermodynamics of a Coulomb chain in a harmonic potential
一维简谐势阱中的离子密度是不均匀的。因此，本征模不是声子。计算了$N\gg 1$离子链在连续极限下的长波长模，并计算了短波长极限下的态密度。值得注意的是，在热力学极限分析发现的结果提供了一个很好的估计的小链的激发谱下降到几十个离子。光谱被用来计算链的热力学函数。发现了热力学量的外延性的偏差，导出了决定线性链稳定性的临界横向频率的解析表达式。
2004-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Development of ion recoil energy distributions in the Coulomb explosion of argon clusters resolved by charge-state selective ion energy spectroscopy
通过求解单个电荷态对离子反冲能谱的贡献，研究了氩团簇库仑爆炸反冲能与激光强度的关系。在$10^{14}$和$10^{15}$ W/cm $^2$之间，离子能谱的高能尾部改变其形状并发展成众所周知的膝状特征，这是由团簇尺寸分布、激光聚焦平均和电离饱和引起的。解析不同电荷态对反冲能的贡献，实验数据表明，爆炸均匀带电球的基本假设一般不能维持。事实上，高- $q$的能谱在低动能下的产率中显示出明显的差距，这暗示了在激光脉冲冲击期间形成更复杂的径向离子电荷分布。
2021-02-26 physics.atm-clus physics.atom-ph
Sympathetic cooling of $^4$He$^+$ ions in a radiofrequency trap
我们在线性射频阱中，通过激光冷却$^9$ Be $^+$的感应冷却，制备了超冷$^4$ He $^+$离子的库仑晶体。获得了在$\sim$ 20 mK下含有多达150个局部He $^+$离子的稳定晶体。系综或单个超冷He $^+$离子为进行QED的精确测试和核半径的测量开辟了有趣的前景。本工作还表明了用$^9$ Be $^+$作为冷却剂冷却和结晶高电荷原子离子的可行性。
2004-12-09 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Laser-induced Coulomb explosion of the LiI molecule and of its dimer
Aarhus University（奥胡斯大学）
本研究利用激光诱导库仑爆炸技术，分析LiI分子及其二聚体的双电离过程和核间距离分布，揭示了激光脉冲对分子结构和碎片化的影响。
2026-01-29 physics.atm-clus physics.atom-ph
Influence of electron-ion collisions on Coulomb crystallization of ultracold neutral plasmas
虽然由弹性电子-离子碰撞的离子加热可以被忽略用于描述自由膨胀的超冷中性等离子体的演化，但是在系统演化期间离子被激光冷却的情况下，情况是不同的。我们表明，在激光冷却等离子体中的电子-离子碰撞影响离子温度，降低了在这样的系统中可获得的相关程度。然而，考虑到碰撞增加的离子温度远低于基于忽略等离子体膨胀的静态等离子体云估计的温度。后者导致绝热冷却的离子，以及更重要的是，碰撞加热速率的快速下降。
2004-10-02 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Symmetry-controlled thermal activation in pyramidal Coulomb clusters: Testing Kramers-Langer theory
Raman Research Institute（拉曼研究所）；Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）
该研究通过调控离子排列对称性，展示了热激活翻转机制，并验证了克拉默-兰杰理论在离子簇中的应用。
2026-01-08 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Controlling systematic frequency uncertainties at the $10^{-19}$ level in linear Coulomb crystals
捕获的离子非常适合于精确的光谱学，这从单离子时钟的显著低的系统不确定性中可以看出。这些时钟的主要弱点是平均时间长，这是单个原子的低信号所必需的。增加的离子数量可以克服这种限制，并允许实现新颖的时钟方案。然而，这提出了一个挑战，以保持良好的控制系统的单粒子在空间扩展和强耦合多体系统的位移。我们测量和推导出系统的频率不确定性与光谱与离子链在一个新开发的射频陷阱阵列设计的同时捕获离子系综精密光谱。对于一个在${}^+$时钟的例子，同情地与Yb ${}^+$离子冷却，我们表明，在我们的系统中，预期的系统频率的不确定性与多离子操作可以低于$1\times10^{-19}$。我们的结果为纠缠时钟光谱和级联时钟操作等先进光谱方案铺平了道路。
2018-10-21 physics.atom-ph quant-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
Probing the UV-Induced Photodissociation of CH$_\text{3}$I and C$_\text{6}$H$_\text{3}$F$_\text{2}$I with Femtosecond Time-Resolved Coulomb Explosion Imaging at FLASH
我们探讨了时间分辨库仑爆炸引起的强烈，极紫外（XUV）飞秒脉冲的闪光自由电子激光作为一种方法来图像光诱导分子动力学在两个分子，碘甲烷和2，6-二氟碘苯。在267 nm的激发波长下，两种分子的主要反应途径都是通过碳-碘键的断裂进行的中性解离。这使得调查的影响的分子环境的吸收强烈，飞秒XUV脉冲和随后的库仑爆炸过程。我们发现，XUV探测脉冲诱导解离碘甲烷中的原子碘的局部内壳层电离，与二氟碘苯中的所有光碎片的非选择性电离相反。结果表明，从甲基和苯基部分的多电荷碘离子的电子转移的证据。此外，超快电荷重排的苯基自由基的迹象被发现，这表明时间分辨库仑爆炸成像是敏感的扩展分子中的电荷的本地化。
2018-01-30 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Proton-electron mass ratio by high-resolution optical spectroscopy of ion ensembles in the resolved-carrier regime
气相中的光谱学是阐明原子和分子结构及其与外场相互作用的关键工具。线分辨率通常受到由于粒子热运动引起的一阶多普勒展宽和通过激发光束的短渡越时间的组合的限制。对于捕获的粒子，合适的激光冷却技术可以导致强约束（Lamb-Dicke制度，LDR），从而使光谱学不受这些影响。对于非激光可冷却的光谱离子，这到目前为止仅在捕获一个或两个原子离子以及单个激光可冷却的原子离子时实现[1，2]。在这里，我们表明，单光子光学光谱的多普勒和过境展宽也可以得到更容易准备的离子合奏，如果进行中红外辐射。我们证明了分子离子的方法。我们捕获约100个分子氢离子（HD $^{+}$）内的库仑簇的几千个激光冷却的原子离子，并进行激光光谱的基本振动跃迁。以3.3 $\times$ × 10 $^{-12}$的最低不确定度确定跃迁频率。作为一个应用，我们确定的质子-电子质量比匹配精确的从头计算与测量的振动频率。
2021-08-24 physics.atom-ph quant-ph
High-accuracy multi-ion spectroscopy with mixed-species Coulomb crystals
本研究利用混合物种库仑晶体实现多¹¹⁵In⁺离子同时光谱测量，验证其与单离子钟结果一致性优于1×10⁻¹⁷，4离子时不稳定度显著降低，还推导死时间模型并指出加再泵浦激光可实现1/√N标度，为提升光钟信噪比提供可行方案。
2025-01-16 physics.atom-ph quant-ph
Rotational excitation of asymmetric-top molecular ions by electron impact: application to H$_2$O$^+$, HDO$^+$, and D$_2$O$^+$
Columbia University（哥伦比亚大学）
本文通过结合电子-分子R矩阵散射理论等方法，研究了H₂O⁺等不对称顶部分子离子的旋转激发，并提供了状态分辨的截面和速率系数。
2026-03-18 physics.atom-ph physics.chem-ph
Level-resolved quantum statistical theory of electron capture into many-electron compound resonances in highly charged ions
激发态原子和离子中多电子基态与开放的$f$壳层的强混合导致了非常大量的复杂的、混沌的本征态，这些本征态不能被计算到任何精确度。描述涉及这种状态的过程需要使用统计理论。电子捕获到这些“复合共振”导致电子-离子复合速率比直接辐射复合大几个数量级，并且不能用双电子复合的标准理论描述。以前的统计理论认为这是一个双电子捕获过程，它填充了一对单粒子轨道，然后将双电子状态“扩展”为混乱的混合本征态。这种方法类似于组态平均方法，因为它忽略了旁观电子和总角动量守恒的潜在重要影响。在这项工作中，我们发展了一个统计理论，认为电子捕获到“门口”的状态与明确的角动量得到的配置相互作用方法。我们应用这种方法与W $^{20+}$的电子复合，考虑200万门口状态。尽管观众电子的强烈影响，我们发现，早期的理论的结果在很大程度上成立。最后，通过与实验的比较，我们提取了荧光产额（光电发射和因此重组的概率）。
2015-11-04 nucl-th physics.atom-ph
