鋰電池 電池網(wǎng)資料圖

高精度少體原子分子精密譜實(shí)驗(yàn)與理論研究在檢驗(yàn)束縛態(tài)QED理論、確定基本物理常數(shù)、獲取原子核結(jié)構(gòu)信息以及探索超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理中有著重要的應(yīng)用，是當(dāng)前國(guó)際精密測(cè)量物理的重點(diǎn)方向之一。

中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院研究員高克林領(lǐng)導(dǎo)的囚禁離子物理研究組、研究員史庭云領(lǐng)導(dǎo)的原子分子外場(chǎng)理論研究組，加拿大新不倫瑞克大學(xué)教授嚴(yán)宗朝和加拿大溫莎大學(xué)教授G. W. F. Drake合作開(kāi)展類氦鋰離子精密譜研究逾十年，近期在鋰離子精密譜研究中取得了重要進(jìn)展，精確確定了鋰原子核的電磁分布半徑（Zemach半徑）。相關(guān)研究發(fā)表在期刊Phys. Rev. Lett. 和Phys. Rev. A上。

在實(shí)驗(yàn)方面，針對(duì)國(guó)際上同類實(shí)驗(yàn)的主要問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)研制了更加穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài)Li⁺離子源、采用了穩(wěn)頻于波長(zhǎng)計(jì)的548nm探測(cè)光和快速交替掃描并Doppler-Free的飽和熒光光譜方案，并利用飛秒光梳對(duì)探測(cè)光頻率進(jìn)行了精確測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了⁷Li⁺離子2³P態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)以及2³S和2³P態(tài)的超精細(xì)結(jié)構(gòu)的高精度測(cè)量，精度優(yōu)于100kHz，比國(guó)際上此前最精確的實(shí)驗(yàn)值在精度上提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

在理論方面，研究團(tuán)隊(duì)首次計(jì)算了包括高階量子電動(dòng)力學(xué)（QED）效應(yīng)在內(nèi)的^6,7Li⁺離子2³S 和2³P態(tài)的超精細(xì)劈裂，精度較之前的文獻(xiàn)結(jié)果提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)比較^6,7Li⁺離子的理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量值，發(fā)現(xiàn)由⁶Li+的2³S態(tài)超精細(xì)劈裂確定的Zemach半徑與核物理方法（NP）得到的相應(yīng)值存在6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)誤差，確認(rèn)了⁷Li的核電磁分布半徑比⁶Li的大40%這一反?，F(xiàn)象。此外，這項(xiàng)研究確定的⁶Li和⁷Li原子核的Zemach半徑與基于中性^6,7Li原子定出的Zemach半徑分別存在1.5和2.2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)誤差。這將進(jìn)一步促進(jìn)Li⁺和Li精密光譜實(shí)驗(yàn)和理論研究，同時(shí)將推動(dòng)少核子體系核結(jié)構(gòu)理論與實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。

此項(xiàng)基于原子精密光譜的工作，其特點(diǎn)是獨(dú)立于原子核模型；它將為揭示鋰原子核結(jié)構(gòu)、特別是⁶Li核的奇特性質(zhì)以及檢驗(yàn)相關(guān)的核結(jié)構(gòu)模型提供重要依據(jù)。隨著原子光譜精度的不斷提高，越來(lái)越多的核效應(yīng)將在原子譜線中得到體現(xiàn)。因此，原子的精密譜研究將成為探測(cè)原子核效應(yīng)的一扇重要窗口，是核物理進(jìn)入精密時(shí)代的獨(dú)特研究平臺(tái)。

以上研究工作得到了科技部973項(xiàng)目“基于精密測(cè)量物理的引力及相關(guān)物理規(guī)律研究”、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）項(xiàng)目“基于原子的精密測(cè)量物理”、中科院院級(jí)科研儀器設(shè)備研制項(xiàng)目以及國(guó)家自然科學(xué)基金委相關(guān)項(xiàng)目的資助。