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科技日報記者 吳長鋒
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校盧征天教授團(tuán)隊利用激光冷原子方法對鐿-171原子的固有電偶極矩進(jìn)行了首次測量，獲得了該電偶極矩小于上限結(jié)果，并對鐿-171原子核的席夫極矩設(shè)定了上限。相關(guān)成果8月19日發(fā)表在《物理評論快報》上。
原子與原子核當(dāng)中普遍存在自旋現(xiàn)象，旋轉(zhuǎn)原子中的電荷流動形成一個線圈，從而產(chǎn)生原子的固有磁偶極矩，這是人們熟悉的原子內(nèi)稟屬性。
然而，原子內(nèi)部的正負(fù)電荷是否會沿自旋方向有所分離而產(chǎn)生固有電偶極矩？
自從20世紀(jì)50年代李政道、楊振寧提出宇稱不守恒的設(shè)想，人們便開始尋找粒子、原子核及原子的固有電偶極矩。這種物理現(xiàn)象既破壞空間反演對稱性（即“宇稱”），又破壞時間反演對稱性，并與CP破壞、物質(zhì)-反物質(zhì)不對稱等基礎(chǔ)物理問題緊密相關(guān)。粒子物理理論推測電偶極矩研究是通向標(biāo)準(zhǔn)模型之外新物理的一條充滿希望的探索途徑，半個世紀(jì)以來一代又一代的實驗在尋找電偶極矩信號，測量精度不斷提高，但迄今為止所有測量都只得到了上限。
由于原子的固有電偶極矩會使得自旋進(jìn)動頻率因外加電場而有所變化，基于此，研究人員利用激光對鐿-171原子原子進(jìn)行冷卻與囚禁，觀察光阱中原子的自旋進(jìn)動現(xiàn)象。他們利用綴飾光原理發(fā)展出了一種針對原子自旋態(tài)的量子非破壞測量方法，把測量中的技術(shù)噪聲壓低到量子投影噪聲極限以下，從而極大地提高了自旋態(tài)的測量效率。
與此同時，研究人員把自旋進(jìn)動的相干時間提高到300秒以上，最終對15赫茲的自旋進(jìn)動頻率實現(xiàn)了100納赫茲量級的測量精度。在精度大幅提升的前提下，研究人員首次觀測到了光阱中的宇稱混合效應(yīng)，并通過對光阱的精確操控成功抑制了與光阱相關(guān)的系統(tǒng)誤差。
?（中國科大供圖）
