《銣同位素的精密標定及對精細結構常數變化的測試》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由魏榮擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：銣同位素的精密標定及對精細結構常數變化的測試
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：魏榮
- 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項研究將開展銣同位素噴泉鐘組的研究並且利用它測試精細結構常數α的變化。我們提出了利用兩種銣同位素鐘頻率的相對變化測試α的變化，理論預期這是最有效的方案之一。我們將開展Rb87噴泉鐘的改進研究，通過增加裝載系統，改善噴泉鐘穩定度指標，通過改進微波系統，抑制分布腔相移的影響，使噴泉鐘的不確定度降低到1.3E-15以下，在搭建Rb85噴泉裝置時，通過增加精密磁禁止和冷原子裝載系統等手段，使該系統達到可運行精密原子鐘的要求，在Rb87噴泉鐘微波系統的基礎上搭建Rb85噴泉的微波綜合器，利用同源法實現噴泉鐘組運行並顯著降低鐘組間的比對時間。Rb85噴泉的不確定度和鐘頻率測試誤差將低於3E-15，鐘頻率的長期比較用於測試α的變化。利用共視法驗證測試結果並發布高不確定度指標的噴泉鐘頻率信號。
結題摘要
本項目開展了銣的兩種同位素噴泉鐘的研究，目的是建立銣87-85的噴泉鐘組，利用兩台鐘的相互比對，高精度計量銣85鐘頻率，測試精細結構常數隨時間的變化，探索噴泉鐘性能指標極限和改進方法，同時探索鐘組協同工作下獲得更高精度頻率信號的方法。 在本項目中，完成了銣87噴泉鐘的技術改進，實現短穩2.5E-13τ^-0.5，長穩優於1.2E-15，不確定度優於2E-15的標準頻率輸出，大於98%的準連續運行。我們搭建了銣85噴泉鐘裝置。多項創新性技術套用於該系統的設計，裝置實現1E8-1E9冷原子數的原子裝載，獲得飛行時間信號，由Dick效應估算的噴泉鐘短期穩定度為2E-13τ^-0.5。搭建了共視比對平台，實現了基於精密單點定位的長期共視比對。 在噴泉鐘實驗平台上，我們完成了多項創新性成果，弱磁敏躍遷拓展磁場測試動態範圍近3個量級；基於塞曼頻譜的相對躍遷強度實現磁場矢量測試；磁場動態補償法將噴泉鐘的微波作用區磁場均勻性提高1個數量級（5nT到0.4nT）。我們利用直接鎖定本機振盪器的方法實現了噴泉鐘頻率信號輸出；“自比對”法用於評估原子鐘不確定度，測試誤差優於7E-16@30萬秒；“噪聲實時分辨”方法可以將某些效應對噴泉鐘的不確定度貢獻壓制約1個數量級。 本項目搭建的銣同位素噴泉鐘組實驗平台將開展精密計量物理實驗、噴泉鐘物理問題的研究和工程套用方面的研究，項目中探索的創新方法增加了我們對噴泉鐘的操控手段，加深了我們對噴泉鐘的理解，促進了噴泉鐘的性能提升。
