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常宏等在锶原子光频标研制领域获得进展,授时

发布时间:2019-10-30 12:34编辑:产品浏览(110)

    金莎娱乐app,6月30日上午,中国科学院国家授时中心“百人计划”入选者、博士生导师常宏研究员来我校作学术报告。学术报告会在物理南楼五楼微格教室举行,物理与材料科学学院相关学科学术骨干、研究生、本科生参加了报告会。

    近日,中国科学院国家授时中心研究员张首刚和常宏带领的研究团队研制的光晶格冷原子锶光钟成功实现了闭环运行。通过自比对技术初步测量评估,其输出频率稳定度为6×10-17@800s,单边极化钟跃迁谱线线宽为3.87Hz。

    中科院国家授时中心等单位 常宏等在锶原子光频标研制领域获得进展

    常宏作了题为“国家授时中心锶光钟进展”的学术报告,系统介绍了国家授时中心关于锶光学原子钟的研究进展。光学原子钟是国际上公认的下一代原子钟, 将取代目前的铯原子微波基准钟。国家授时中心为确保我国时间基准始终保持独立自主,实现了从无到有建立起完整的锶原子光钟实验平台。目前已经完成了锶光晶格钟的钟跃迁谱线探测,实现锶光钟的闭环锁定,基于冷原子光钟系统全面测量了锶全部同位素组间跃迁频率,实现了光梳任意单模的选择与放大,还完成了空间光钟的物理系统的初步研制,并开展了光学系统和电学系统的研制。接下来,他们将进行空间光钟系统的整体研制。

    锶光钟是目前世界上频率稳定度和频率不确定度性能最高的原子钟,世界各相关先进研究机构都在积极开展研究,实现的频率不确定度和频率稳定度已经达到10-18量级,是最具潜力的基本单位“秒”未来重新定义的候选原子钟。作为目前性能最高的原子钟,应用其能够产生更高精度的时间频率信号,开展更精密的时间频率测量,能够间接提高其他物理量和物理常数的测量,并支撑基本物理理论的检验,提高对自然界规律的认识。

    本报讯近日,中国科学院国家授时中心研究员常宏带领的锶原子光频标研究小组与华东师范大学教授武海斌联合发布有关锶原子四种天然同位素组间跃迁频率的精确测量值,以及利用光频测量实现的对原子束横向速度分布的精确测量结果。相关成果日前在线发表于美国物理联合会学术期刊AIP advances。

    常宏严谨的治学态度和锐意进取的创新精神,感染了在场的每一位师生。会后,常宏研究员同与会师生进行了互动交流。

    为不断提高时间频率的产生和测量精度,尤其是始终独立自主地拥有标准时间频率的保持能力,授时中心规划锶光钟研制为“十三五”规划重点任务之一。锶光钟研制水平和应用水平是国家综合科研实力的一个反映,对经济社会和国防建设发展有着重要意义,该项目得到了科技部、国家自然科学基金委、中科院和授时中心等部门的大力支持。

    锶原子的组间跃迁有着能级寿命长和谱线线宽窄等特点,在锶原子光频标的实现中有着重要的应用。同时,锶原子独特的物理特性在冷原子物理,如玻色—爱因斯坦凝聚以及其他精密测量中都有着重要的研究价值。

    (物理与材料科学学院 郑公平 刘 宁)

    锶光钟的初步闭环运行标志着研究团队全面掌握了其理论和技术。研究团队将进一步进行系统优化,以实现更准确、更稳定、能够长期连续运行的光钟系统。

    此次,科研人员利用中科院国家授时中心研制的锶原子光频标装置和窄线宽激光器,借助飞秒光梳系统,以国家授时中心产生的频率基准信号作为参考,在国际上首次实现了全面对锶原子四种天然同位素组间跃迁频率的精确测量。利用该研究平台,通过对光学频率的精确测量,研究人员实现了对原子束中原子横向运动速度的精密测量。研究显示,其横向速度分布并非通常的玻尔兹曼分布。

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    据了解,中科院国家授时中心承担着我国的标准时间的产生、保持和发播任务,并相应开展时间频率研究工作。该中心负责确定和保持的我国原子时系统TA和协调世界时UTC处于国际先进水平,并代表我国参加国际原子时合作。

    图1 自比对技术得到的Allan偏差

    《中国科学报》 (2014-03-25 第4版 综合)

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    图2 单边极化钟跃迁谱线

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