中科院之聲 - 科學家研製出穩定度達E-18量級的鐿原子光鍾－鑽石舞台

中國科學院精密測量科學與技術創新研究院呂寶龍研究團隊與華東師範大學馬龍生團隊合作，成功研製出一種高精度鐿原子光鍾，該光鐘的頻率穩定度達到E-18量級。相關成果近日發表在Metrologia上。

研究團隊突破了鐿原子光鐘的多項關鍵技術，在黑體輻射頻移的精準控制、直流Stark頻移與原子碰撞頻移的抑制、鍾激光頻率穩定度的改善等方面採取了系列創新措施，實現了光鍾穩定度的大幅度提升，特別是採用了量子化軸方向與環境干擾磁場矢量相垂直的方案，大幅度地降低了鍾躍遷對相關干擾的敏感度，使得該光鍾能夠在地鐵干擾環境下仍然能夠正常工作。鍾躍遷的Rabi探詢能夠得到亞赫茲線寬的譜線。團隊通過同類光鍾之間的反同步頻率比對，測得該光鐘的在4500秒內的頻率穩定度達到5.4E-18。頻率噪聲分析表明，頻率穩定度主要受限於Dick效應。

鐿原子光鍾是一種以囚禁於光晶格中的超冷鐿原子為工作介質的原子鐘，具有能夠達到E-20量級穩定度的巨大潛力。基於其本身的優勢，該光鍾已成為競爭下一代秒定義的候選光鍾之一，將會在基本物理規律檢驗、基本物理常數變化測量、暗物質及引力波探測、相對論大地重力測量等前沿科學研究和重大應用中發揮重要作用。