【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院國家授時中心的光鐘研究團隊在堿土金屬原子超精細誘導(dǎo)電四極(E2)躍遷及超精細結(jié)構(gòu)的精確計算方面取得了突破。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》。
 

　　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躍遷和超精細誘導(dǎo)E2躍遷會顯著影響宇稱破缺信號的探測，因此，精確計算這些躍遷的躍遷概率非常重要。先前的研究在計算5d6s 3D1 - 6s21S0超精細誘導(dǎo)E2躍遷時僅考慮了5d6s 3D2微擾態(tài)對躍遷概率的影響，并且其超精細常數(shù)的計算結(jié)果與實驗值之間存在3%至26%的差異。在本工作中，研究團隊詳細分析了電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)對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)和超精細相互作用對躍遷概率的影響。團隊計算得到的5d6s3D1,2,3和1D2態(tài)的超精細常數(shù)與實驗測量結(jié)果符合得很好，證明了計算模型的合理性。
 

　　此外，結(jié)合實驗測量的超精細常數(shù)和理論計算得到的核外電子在原子核處的電場梯度，研究團隊重新評估了173Yb原子核的核電四極矩Q=2.89(5)b。這一評估結(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誘導(dǎo)躍遷以及超精細常數(shù)的精確計算方面取得的進展，不僅有助于深入理解原子結(jié)構(gòu)，還對未來基于原子躍遷的精密測量技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。本文趙國棟、曹進為共同第一作者，盧本全、常宏為通訊作者。
 

　　圖1.不同計算模型下，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