汞-199离子储存频率标准近期的理论进展和实验结果

储存在射频四极陷阱(Trap)中的199Hg离子在4O.5GHz频率时的超精细谐振,证明具有极窄的相对线宽,因而被选作为高精密的频率标准。引起该类频标频率变化的主要因素是因储存离子运动产生的二阶多普勒频移,采用少量低压气体作为背景,使运动的离子被致冷至300K所形成的离子云的密度几乎完全决定于伪电势与空间电荷力的平衡。我们发现在这种情况下,根据陷阱参数、温度和储存离子的总数和质量可以准确地计算出二阶多普勒频移。用氦作为致冷气体所进行的大量实验表明,由射频脉冲宽度限制的谱线宽度为0.85Hz。根据所观测到的谱线形状可以预计自然线宽将小于0.1Hz。采用闭环稳定储存离子数的方法,已能使测得的二阶多普勒频移达n×10~(-13)量级。