快訊|國防科大科研人員成功「俘獲汞離子」,汞離子光鍾研製獲重要進展!

2021-02-15 國防科大



　　近日，國防科大光頻標研究團隊成功實現了汞離子的俘獲，並通過專家測試和階段性驗收。這標誌著該團隊繼2013年突破深紫外連續雷射技術後，再次攻克「俘獲汞離子」這一關鍵技術。至此，我國科技工作者在研製汞離子光鍾道路上邁出階段性的重要一步。

俘獲的汞離子云

　　光鍾是目前最精確的時間測量工具，而目前汞離子光鍾是世界上公認最難研製的光鍾系統之一，不僅可用於量子精密測量，也可用於深空探測和提高衛星導航系統精度等領域，準確性比現有的微波原子鐘高出3至5個數量級，不確定度可低至十的負18次方，相當於運行百億年才差1秒。

　　據介紹，與其他光鍾系統相比，汞離子光鐘的能級結構更簡單、能級間距更大、對環境變化更不敏感，易產生更穩定、可靠的原子鐘躍遷信號。然而，其實現難度非常大：一是所需的深紫外連續雷射極難實現，二是因汞離子質量大、且很活潑，需要很大的高頻電場電壓，且極易與真空實驗環境中殘留的氫等物質發生反應，因此「俘獲」條件極為苛刻。目前，國際上僅有美國標準技術研究院（NIST）實現了該系統。

　　國防科技大學光頻標研究的光頻標團隊，在國家「863」計劃項目和國家自然科學基金支持下，從2011年開始從事該研究，並於2013年首先攻克深紫外連續雷射技術。這一次，研究人員採用了離子阱方法，在目標汞離子周圍布設了一圈「橡皮筋」樣的高頻電場將其「囚禁」，成功攻克汞離子俘獲技術，為汞離子光鍾系統的研製攻克又一難關。

　　據悉，當前的時間頻率標準於1967年國際計量大會上通過，以銫原子的能級躍遷時間為基準定義秒，已使用近半個世紀之久。國際組織正在計劃於2019年重新定義秒，若相關研究取得進一步進展，我國科技工作者將有望參與其中。

　　特約記者：成舸、徐珣

　　編輯\版面：牛迪

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