明升官网明升体育app技术大学教授卢征天及其同事Florian Ritterbusch博士运用全光激发实现了对极其稀有同位素氪-81的单原子探测，这一量子精密测量方法的突破将助力于地球与环境明升体育app研究。相关成果日前发表于《物理评论快报》。
氪是一种微量的惰性气体，它在空气中的含量为百万分之一。氪由多种同位素组成，包括一种半衰期为23万年的放射性同位素氪-81，在空气中的含量仅为百亿亿分之一。自从20世纪60年代人类在空气中发现氪-81以来，科研人员一直梦想着用氪-81这个天然示踪剂来帮助了解环境中的水、冰循环过程，给百万年老的古地下水与冰川定年。
卢征天教授发明了一种称为“原子阱痕量分析”的单原子灵敏检测方法，可以一个一个地数出环境样品中所含的氪-81原子。用原子阱捕获氪-81需要首先将原子激发到一个亚稳量子态上。目前，国际上均采用气体放电方法来制备亚稳态氪原子，方法简单可行，然而存在着激发效率低、样品损失和交叉污染等问题。
在本工作中，卢征天教授团队研制成一种高亮度共振真空紫外灯，并将其应用于全光激发氪原子，从而避免了气体放电所带来的种种问题。团队提出一种新的机理来解释真空紫外光子在氪气中传播时的“自吸收”现象——光子在氪气中多次散射后并未损失，而是其频率发生了偏移。经过4年不断尝试，他们在保持光源高亮度特征的同时，减小了光频偏移，建成了基于全光激发的氪原子阱，并达到每小时1800个氪-81原子的探测速率。
这种原子阱超灵敏分析工具，给古地下水研究和寻找百万年前形成的冰芯等明升体育app问题带来了新的机遇。
相关论文信息：http://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.023201
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