【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心的光鐘研究團(tuán)隊(duì)在堿土金屬原子超精細(xì)誘導(dǎo)電四極(E2)躍遷及超精細(xì)結(jié)構(gòu)的精確計(jì)算方面取得了突破。研究人員利用多組態(tài)Dirac-Hartree-Fock理論，精確計(jì)算了鐿(Yb)原子5d6s 3D1態(tài)與基態(tài)6s21S0之間的磁偶極(M1)躍遷和超精細(xì)誘導(dǎo)E2躍遷的躍遷概率。相關(guān)研究成果以《Accurate Calculation of Hyperfine-Induced 5d6s 3D1,3 to 6s21S0 E2 Transitions and Hyperfine Constants in Ytterbium Atoms》為題，發(fā)表在期刊《物理學(xué)報(bào)》。
研究人員指出，利用5d6s 3D1 - 6s21S0躍遷探索宇稱破缺效應(yīng)已經(jīng)得到了深入研究，但5d6s 3D1態(tài)與基態(tài)6s21S0之間的M1躍遷和超精細(xì)誘導(dǎo)E2躍遷會(huì)顯著影響宇稱破缺信號(hào)的探測(cè)，因此，精確計(jì)算這些躍遷的躍遷概率非常重要。先前的研究在計(jì)算5d6s 3D1 - 6s21S0超精細(xì)誘導(dǎo)E2躍遷時(shí)僅考慮了5d6s 3D2微擾態(tài)對(duì)躍遷概率的影響，并且其超精細(xì)常數(shù)的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值之間存在3%至26%的差異。在本工作中，研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)分析了電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)對(duì)M1和E2躍遷矩陣元的影響，如圖1所示，并研究了不同微擾態(tài)和超精細(xì)相互作用對(duì)躍遷概率的影響。團(tuán)隊(duì)計(jì)算得到的5d6s3D1,2,3和1D2態(tài)的超精細(xì)常數(shù)與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果符合得很好，證明了計(jì)算模型的合理性。
此外，結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)量的超精細(xì)常數(shù)和理論計(jì)算得到的核外電子在原子核處的電場(chǎng)梯度，研究團(tuán)隊(duì)重新評(píng)估了173Yb原子核的核電四極矩Q=2.89(5)b。這一評(píng)估結(jié)果與目前被推薦的結(jié)果[Stone, Atomic Data and Nuclear Data Tables, 111, 1-28(2016)]一致，如圖2所示。
該研究在堿土金屬原子超精細(xì)誘導(dǎo)躍遷以及超精細(xì)常數(shù)的精確計(jì)算方面取得的進(jìn)展，不僅有助于深入理解原子結(jié)構(gòu)，還對(duì)未來(lái)基于原子躍遷的精密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。本文趙國(guó)棟、曹進(jìn)為共同第一作者，盧本全、常宏為通訊作者。
圖1.不同計(jì)算模型下，5d6s 3D1 - 6s21S0M1躍遷(左)和5d6s 1,3D1 - 6s21S0 E2躍遷(右)的約化矩陣元
圖2. 不同研究中173Yb核電四極矩的比較
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