囚禁冷却 Li 离子的量子态制备与精密谱测量

精细结构常数是表征电磁相互作用强度的物理量，它的精确测定成为物理学重要的基础研究课题。少电子原子精细能级分裂的高精度测量是确定精细结构常数的重要方法。Li离子只有2个价电子，理论上可进行与精细结构常数相关的精确计算，通过测量Li离子的精细能级分裂确定精细结构常数是重要的可行方案之一。本项目拟采用线形离子阱囚禁Li离子,实现Li离子的感应冷却,通过精密控制磁场和光场实现离子的量子态调控,用稳频激光和飞秒光学频率梳系统实现对囚禁冷却Li离子跃迁谱线的精密测量实验，获得kHz的测量精度，从而实现在束缚态原子体系中获得最精确的精细结构常数值α，与其他不同的物理体系中所获取的α值相比较，对量子电动力学进行验证。

精细结构常数是表征电磁相互作用强度的物理量，它的精确测定成为物理学重要的基础研究课题。少电子原子精细能级分裂的高精度测量是确定精细结构常数的重要方法，因此实现少电子原子的冷却至关重要。锂离子只有2个价电子，理论上可进行与精细结构常数相关的精确计算，通过测量锂离子的精细能级分裂确定精细结构常数是重要可行方案之一。然而，锂离子的激光冷却有两个弊端：一是冷却光和探测光波长相同或相似，冷却光会造成很强的本底；二是激光冷却和探测所用的离子为亚稳态离子，基态离子会对其加热。因此必须采取其它的冷却方式。本项目基于钙离子成熟的离子囚禁和激光冷却技术，利用已建立的线形离子阱装置，将钙离子激光冷却到“结晶”态，通过钙离子和锂离子之间的长程库仑相互作用耦合两者的运动模式，实现了锂离子的协同冷却，基本完成了项目的预定目标，同时，协同冷却的实现为利用囚禁锂离子的精密谱进行精细结构常数确定奠定了重要的实验基础。