《銣85基態超精細躍遷的精密測量及套用》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面上項目。
基本介紹
- 中文名：銣85基態超精細躍遷的精密測量及套用
- 項目類別：面上項目
- 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
85Rb同位素是一種廣泛套用於精密測量領域的介質，但我們它基態超精細躍遷頻率的認識還停留在2E-9的精度。本項研究是建立85Rb原子噴泉，精密測量85Rb的基態超精細躍遷頻率，將它的標定精度提高到優於3E-15。有望獲得消除冷原子碰撞頻移影響的噴泉鐘。通過該頻率與87Rb鐘躍遷頻率的比較，驗證精細結構常數隨時間的變化，及它與強相互作用常數的關係,驗證大統一理論。
結題摘要
本項目開展了建立世界上第一台銣85原子噴泉鐘的研究工作，目的是將銣85工作介質的優點和噴泉鐘工作原理的優點有機結合，實現第三種介質的高性能噴泉鐘，對已有的銣87噴泉鐘進行性能改進，使兩套系統協同工作，用於高精度計量銣85鐘頻率，利用銣87-85噴泉鐘組開展驗證精細結構常數隨時間的變化等的研究。 在本項目中，我們設計、加工、搭建了銣85噴泉鐘裝置。在該裝置上，我們提出並實現了四向波導微波腔耦合、型材格線光學平台、頂部一體化磁禁止、兩套噴泉裝置雷射和微波同源等創新性方案，技術指標達到設計要求，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。 我們搭建了銣85噴泉鐘評估的精密測量平台，完成了87Rb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。搭建了共視比對平台，本地鐘組相對GPS時的短穩為7E-13τ^-0.5。長穩約為3E-15（@4萬-10萬秒）。 圍繞噴泉鐘的研究，我們完成了多項創新性成果，利用弱磁敏躍遷將磁場測量動態範圍拓展3個數量級；利用躍遷強度與磁場、雷射偏振的張量關係實現磁場矢量測試；原子噴泉的磁場動態補償將噴泉鐘的磁場均勻性提高1個數量級（5nT到0.4nT）。我們實現本機振盪器直接鎖定，實現噴泉鐘獨立運行，評估了該方法下的剩餘頻率漂移效應；實現用“自比對”法評估原子鐘不確定度，測試誤差優於7E-16@30萬秒；提出並實驗驗證了“噪聲實時分辨”方法壓制噴泉鐘不確定度，可以將相關誤差壓制約1個數量級。 本項目發展的多項創新技術提高了我們對噴泉鐘的操控手段，加深了我們對噴泉鐘的理解，改進了噴泉鐘的性能，通過本項目搭建的兩台噴泉鐘實驗平台可以圍繞銣85精密計量、噴泉鐘組性能改進、基本物理問題等開展精密計量實驗研究。
