质心系能量40GeV e+e－反应中, 利用时间扩展室测定τ粒子寿命可达到精度的蒙特卡洛计算

到目前为止, 利用e⁺e^－→τ⁺τ^－反应测量τ粒子寿命的最精确测定值是MARKⅡ实验组报道的(3.20±0.41±0.35)×10^－13秒, 其中第二、三两项分别为统计误差和系统误差. 我们的计算表明, 在与上述实验相同的束流管道壁厚、束流空间分散和积分亮度(40pb^－1)条件下, 利用r-φ平面上位置分辨40μ的时间扩展室作为顶点探测器, 当质心系能量为√s=40GeV时, τ寿命的统计误差可降低到0.13×10^－13秒, 估计系统误差的大小与统计误差相近.     

克里奇中间体CH_2OO与CF_3CF=CF_2反应的动力学研究（英文）

本文使用OH激光诱导荧光方法研究了结构最简单的克里奇中间体CH2OO和CF_3CF=CF_2的反应动力学.在压强为10 Torr条件下,测量了温度在283,298,308和318 K的反应速率常数,分别为(1.45±0.14)×10~(-13),(1.18±0.11)×10~(-13),(1.11±0.08)×10~(-13)和(1.04±0.08)×10~(-13) cm~3·molecule~(-1)·s~(-1).根据阿伦尼乌斯方程,获得该反应的活化能为(-1.66±0.21) kcal/mol.在6.3～70 torr压力范围内,未观察到该反应的速率常数存在压力相关.     

通过τ→a_1v→π~±π~0π~0v道测量由Z~0衰变的τ的极化不对称性

利用L3合作组1992年和1993年的数据，通过τ→a1v→π±π0π0v道测量了由Z0衰变的τ的极化不对称性A(pol)＝－0．239±0．126±0．100，其中第一项误差为统计误差，第二项误差为系统误差．由此推断有效电弱混合角sin2θw＝0．2197±0．0219．     

用动量为70亿电子伏/c和80亿电子伏/c的π~-介子产生Ξ~-超子

本文研究了用动量为68亿电子伏/c和80亿电子伏/c的刀π~-介子产生Ξ~-超子,得到了π~-介子的动量为68和80亿电子伏/c的Ξ~-产生的截面(当68亿电子伏/c时σ=3.6_(-2.1)~( 2.5)μδ/N,当80亿电子伏/c时σ=10.6_(-3.2)~( 4.4)μδ/N),Ξ~-的质量(M_Ξ~-=1317.0±2.2兆电子伏)和Ξ的寿命τ_0=3.5_(-1.2)~( 3.4)×10~(-10)秒。     

Bragg光纤包层制作误差对导模特性的影响

对Bragg光纤中包层制造误差对导模特性的影响进行了深入的分析和研究,给出了一般N层波导中模式场标量波动方程求解的传输矩阵方法,并将其应用在Bragg光纤模式场的分析当中。分别研究了Bragg包层存在折射率误差和厚度误差时对光纤基模模式场的有效折射率、模场半径和芯区功率占比的影响,并利用统计的方法分析了不同制作误差时导模特性的相对变化。折射率误差在1‰的水平时,基模有效折射率、模场半径和芯区功率占比的方差水平为1.55×10~(-4)、1.04×10~(-1)和1.79×10~(-2);厚度误差在2%的水平时模式场参量的方差水平分别为3.61×10~(-5)、1.84×10~(-2)和2.35×10~(-3)。     

NaK高位6~1∑~+态与H_2碰撞中转移能配置

脉冲激光激发NaK 2~1Σ~+←1~1Σ~+跃迁,单模Ti宝石激光器激发2~1Σ~+至高位态6~1Σ~+,研究了6~1Σ~+与H_2碰撞中的碰撞转移。3D→4P(1.7μm)和5S→4P(1.24μm)荧光发射说明了预解离和碰撞解离的产生。在不同的H_2密度下,通过以上能级的荧光测量得到了预解离率,碰撞解离及碰撞转移速率系数Γ_(3D)~P=(5.3±2.5)×10~8 s~(-1),Γ_(5S)~P=(3.1±1.5)×10~8 s~(-1),k_(3D)=(3.7±1.7)×10~(-11)cm~3·s~(-1),k_(5S)=(2.9±1.4)×10~(-11)cm~3·s~(-1),k_(4P→4S)=(1.1±0.5)×10~(-11)cm~3·s~(-1),k_(3D→4P)=(6.5±3.1)×10~(-12)cm~3·s~(-1),k_(5S→4P)=(4.1±1.9)×10~(-12)cm~3·s~(-1)在不同H_2密度下,记录时间分辨荧光,由Stern-Volmer公式得到6~1Σ~+→2~1Σ~+,2~1Σ~+→1~1Σ~+的自发辐射寿命分别为(28±10)ns和(15±4)ns。6~1Σ~+→2~1Σ~+6~1Σ~+→1~1Σ~+及2~1Σ~+→1~1Σ~+分子态间与H_2的碰撞转移速率系数分别为(1.8±0.6)×10~(-11)cm~3·s~(-1),(1.6±0.5)×10~(-10)cm~3·s~(-1)和(6.3±1.9)×10~(-11)cm~3·s~(-1)。转移到H_2的振动、转动和平动能各占总转移能的0.58,0.03和0.39。主要能量转移至振动和平动能,支持6~1Σ~+-H_2间的共线型碰撞机制。     

积分球冷原子钟探测光功率自动稳定实验研究

建立了微瓦量级的激光功率自动稳定实验装置,通过自动反馈控制声光调制器的衍射效率,实现了激光功率的自动稳定。激光功率稳定后,激光相对强度噪声得到有效抑制,接近散弹噪声极限,激光功率的长期稳定度优于2×10-5(1000s)。推导了功率自动稳定系统的环路方程,分析了激光功率稳定环路对相对强度噪声的抑制作用。稳定后的激光应用于积分球冷原子钟的钟跃迁探测,对原子钟稳定度的影响小于1×10~(-13)τ-~(1/2),积分球原子钟的频率稳定度优于5×10~(-13)τ~(-1/2)(τ为取样时间)。     

自旋相关的Λ超子与核子间张量相互作用的首次观测

超核γ谱学国际合作组在用超球γ谱仪(Hyperball)进行的1Λ6O的γ射线谱学测量中,观察到由1Λ6O的6.6MeV12-激发态跃迁到基态自旋翻转二重态(11-和0-)之间的两条γ射线.由这两条γ射线的能量差得到基态二重态之间的能量间隔为26.4±1.6(统计误差)±0.5(系统误差)keV,并由此推导出ΛN之间的张量相互作用强度T=0.03MeV.实验还测定了Λ16O的12-激发态的激发能为6561.7±1.1(统计误差)±1.7(系统误差)keV.     

高位K_2分子与基态K原子及H_2分子间的激发转移

激光双光子激发K2至1Λg高位态,利用分子荧光光谱方法,研究了1Λg-3Λg间的碰撞转移截面。在纯K实验中,池温控制在553至603 K之间,K原子密度由光学吸收法测量得到。探测1Λg-11Σu+的直接时间分辨荧光的光强,它是一条纯指数衰减曲线,由此得到1Λg+态的有效寿命,有效寿命的倒数与K密度成线性关系,从直线的斜率得到1Λg态的猝灭截面为(2.5±0.3)×10-14cm2,从截距得到辐射寿命为(20±2)ns。由3Λg→13Σu+转移荧光的时间分辨谱,用类似的方法得到3Λg的猝灭截面为(2.5±0.6)×10-14cm2,辐射寿命为(16.0±3.2)ns。由1Λg→11Σu+与3Λg→13Σu+的时间积分强度比得到K2(1Λg)+K→K2(3Λg)+K的转移截面为(1.1±0.3)×10-14cm2。在K2-H2碰撞实验中,池温保持在553 K,K密度为5×1015cm-3,H2气压在40~400 Pa之间,其中K2-K碰撞效应是不能略去的,但可以用纯K结果扣除,得到K2(1Λg)+H2→K2(3Λg)+H2的碰撞转移截面为(2.7±1.1)×10-15cm2。K2(3Λg)+H2→K2(3Λg)以外态+H2的猝灭截面为(6.8±2.7)×10-15cm2。     

碰撞诱导振动能量转移：Cs2[B1∏u(v′=5)]+ N2→Cs2[B1∏u(v′=4，6)]+ N2

利用激光诱导荧光方法研究了Cs_2B~1Π_u[(v′=5)]与N2的碰撞能量转移.脉冲激光激发Cs_2基态至B~1Π_u[(v′=5)]态,池温保持在410 K,N_2气压在1.5×10~2 Pa～2.5×10~3 Pa之间变化.荧光中含有直接荧光和碰撞转移荧光成分,记录直接荧光B~1Πu(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的时间分辨强度.从荧光强度的对数值给出的直线斜率得到B~1Π_u(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的有效寿命,由Stern-Volmer方程,得到B~1Π_u(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的辐射寿命为(45±9)ns.B~1Π_u(v′=5)态与N_2碰撞的猝灭总截面为(9.8±1.5)×10~(-15)cm~2.用类似的方法得到B~1Π_u(v′=4,6)能级的辐射寿命.在不同的N_2气压下,测量B~1Π_u(v′=5,4,6)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的时间积分荧光强度,首次得到v′=5→v′=4及v′=5→v′=6的碰撞转移截面分别为(3.9±0.8)×10~(-15) cm~2和(4.1±0.8)×10~(-15)cm~2.     

Dick Effect in the Integrating Sphere Cold Atom Clock

The Dick effect is an important factor limiting the frequency stability of sequentially-operating atomic frequency standards. Here we study the impact of the Dick effect in the integrating sphere cold atom clock(ISCAC). To reduce the impact of the Dick effect, a 5 MHz local oscillator with ultra-low phase noise is selected and a new microwave synthesizer is built in-house. Consequently, the phase noise of microwave signal is optimized. The contribution of the Dick effect is reduced to 2.5×10~(-13)τ~(-1/2)(τ is the integrating time). The frequency stability of 4.6 × 10~(-13)τ~(-1/2) is achieved. The development of this optimization can promote the space applications of the compact ISCAC.     

碰撞诱导振动能量转移:Cs_2[B~1∏_u(u′=5)]+N_2→Cs_2[B~1∏_u(v′=4,6)]+N_2

利用激光诱导荧光方法研究了Cs_2B~1∏_u[(v′=5)]与N_2的碰撞能量转移.脉冲激光激发Cs_2基态至B~1∏_u[(v′=5)]态,池温保持在410K,N_2气压在1.5×10~2Pa～2.5×10~3Pa之间变化.荧光中含有直接荧光和碰撞转移荧光成分,记录直接荧光B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的时间分辨强度.从荧光强度的对数值给出的直线斜率得到B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的有效寿命,由Stern—Volmer方程,得到B~1∏_u(v′=5)→X~1∑_8~+(v″=0)的辐射寿命为(45±9)ns.B~1∏_u(v′=5)态与N_2碰撞的猝灭总截面为(9.8±1.5)×10~(-15)cm~2.用类似的方法得到B~1∏_u(v′=4,6)能级的辐射寿命.在不同的N_2气压下,测量B~1∏_u(v′=5,4,6)→X~1∑_8~+(v″=0)的时间积分荧光强度,首次得到v′=5→v′=4及v′=5→v′=6的碰撞转移截面分别为(3.9±0.8)×10~(-15)cm~2和(4.1±0.8)×10~(-15)cm~2.     

Development of the integrated integrating sphere cold atom clock

We develop an integrated integrating sphere cold atom clock(ISCAC), which mainly consists of physical package,laser system, microwave source, and electronics.This compact system is more stable and reliable than the previous version.The experimental results show that the short term frequency stability of 5.4×10~(-13)τ~(-1/2) and 2.9× 10~(-15) at 1-day integrating time are achieved.     

基于光腔衰荡光谱技术的痕量甲烷检测

为精确测量氮气中痕量甲烷(CH_4)浓度,设计并搭建了基于三角环形腔的连续波光腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量装置。衰荡腔为自主加工设计,由一片曲率半径为1 m直径为25 mm的凹面镜和两片直径为12.7 mm的平面镜围成,腔内光路总长为410 mm,腔体材料为殷钢。首先,对系统的基线损耗进行了测量,随后利用氮气作为混合气配置了五种不同浓度的CH_4与N_2的混合气,利用CH_4在1 653.7 nm的吸收峰(CH_42ν3带R5支)对气体进行检测,并根据吸收谱线特性,利用洛伦兹线型函数通过最小二乘法拟合出衰荡时间常数τ并计算CH_4浓度,所搭建装置对甲烷浓度(体积分数)的检测灵敏度可达54×10~(-9)(五点四亿分之一)。最后对浓度为510×10~(-9)(五千一百万分之一)的CH_4在6 046.7～6 047.2cm~(-1)范围内的吸收光谱进行了测量,并将测得数据依照腔自由光谱范围(FSR)分组后分别拟合出τ和吸收系数,将所得CH_4吸收系数与数据库中数据相比,其最大误差低于1.2×10~(-9) cm~(-1),最高精度达8.8×10~(-11) cm~(-1)。     

用光镊技术研究硝酸铵气溶胶的挥发性（英文）

研究半挥发性气溶胶物质的气粒分配对于更准确地描述大气气溶胶的组成和尺寸分布是至关重要的。硝酸铵是亚微米颗粒物的主要组成部分,特别是在高污染事件中。为了更深入的了解硝酸铵气溶胶的气粒分配问题,利用激光悬浮技术捕获、悬浮半挥发性无机物硝酸铵液滴单颗粒(2～10μm),控制相对湿度条件、温度条件,并采集氢-氧振动带的受激拉曼峰位信息,利用非弹性米氏散射理论计算实时液滴半径尺寸、折射率和浓度,利用稳态传质模型Maxwell公式推算出了不同湿度下的蒸汽压。实验数据计算出的硝酸铵的饱和蒸汽压值的数量级与文献报道一致。当RH分别恒定在80%, 73%, 68%, 57.3%, 55.4%, 44.8%时,饱和蒸汽压值为(1.67±0.24)×10~(-3),(1.82±0.19)×10~(-3),(2.91±0.13)×10~(-3),(3.5±0.28)×10~(-3),(4.59±0.22)×10~(-3)和(6.64±0.3)×10~(-3) Pa,显然,随着相对湿度的降低,饱和蒸汽压值增大,即湿度降低促进硝酸铵的挥发。此外,还推算了不同湿度下硝酸铵气溶胶液滴的挥发通量,挥发通量值在(4.01±0.79)×10~(-7)～(3.32±0.77)×10~(-8) mol·(s·m~2)~(-1)之间。这对更好的了解气溶胶在挥发过程中的微观过程有重要意义。     

Evaluation of the frequency instability limited by Dick effect in the microwave ~(199)Hg~+ trapped-ion clock

In the microwave ~(199)Hg~+ trapped-ion clock, the frequency instability degradation caused by the Dick effect is unavoidable because of the periodical interrogating field. In this paper, the general expression of the sensitivity function g(t)to the frequency fluctuation of the interrogating field with Nπ-pulse(N is odd) is derived. According to the measured phase noise of the 40.5-GHz microwave synthesizer, the Dick-effect limited Allan deviation of our ~(199)Hg~+ trapped-ion clock is worked out. The results indicate that the limited Allan deviations are about 1.75 × 10~(-13)τ~(1/2) and 3.03 × 10~(-13)τ~(1/2) respectively in the linear ion trap and in the two-segment extended linear ion trap under our present experimental parameters.     

K(5P)与H_2的反应碰撞和电子-振动能量转移

K(5P)与H2反应生成KH(v″=0-3)振动态,测量了各振动态的转动分布,转动玻尔兹曼温度为455K,而振动温度为1604K,这个接近池温的转动温度和很高的振动温度是共线碰撞机制的有力证据.利用高分辨率瞬时吸收技术得到各振动能级上转动态的布居分布,从而得到反应碰撞转移速率系数,对于v″=0、1、2、3,分别为(3.45±0.86)×10-13、(1.35±0.34)×10-13、(6.28±1.57)×10-14和(2.35±0.59)×10-14cm3s-1.同时研究了K(5P)-H2的电子-振动能量转移,利用相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)探测H2的振动态分布.扫描CARS谱发现v=1、2、3上有布居.由CARS峰值得到H2(0,1)、(1,1)、(2,1)、(3,1)和(3,3)布居之比.H2(0,1)布居由450K的转动分布得到,因而得到(1,1)、(2,1)、(3,1)和(3,3)态的布居,从而获得K(5P)-H2(1,1)、(2,1)、(3,1)和(3,3)的电子-振转速率系数分别是(1.1±0.3)×10-13、(9.3±2.5)×10-14、(4.2±1.1)×10-14和(3.8±1.0)×10-14cm3s-1.     

Improvement of Stability of ~(40)Ca~+ Optical Clock with State Preparation

Stability is one of most important performances of an atomic clock. Here we describe our recent work on improving the stability of our 40 Ca+ optical clock. State preparation is adopted to transfer the ion to the groundstate magnetic sublevel of the clock transition, after the quenching laser transfers the ion to the ground state at each cycle. Using this method,the stability for ~(40)Ca~+ optical clock is improved to about 6.3 × 10~(-15)/τ~(1/2).Compared with 1.0 × 10~(-14)/τ~(1/2) in previous work, the averaging time is decreased to reach a given level of statistical uncertainty in a clock comparison.     

K_2(~1∧_g)高位态的预解离和碰撞转移

利用光学双共振和激光光谱技术,测量了K_2(~1A_g)态的预解离率和碰撞转移率.脉冲激光将K_2(1~1∑_g~+)基态激发至1~1∑_u~+态,由连续激光激发1~1∑_u~+至激高位~1A_g态.在不同K密度下,记录~1A_g→~1A_u跃迁的时间分辨荧光,光强的对数与衰变时间成线性关系,从直线的斜率得到~1A_g态的有效寿命,由Stern-Volmer方程得到~1A_g态的辐射率与预解离率之和及总的碰撞去布居截面.在不同的K密度下测量时间积分荧光强度I_3[K_2(~1A_g)→K_2(~1A_u)],I_2[K(6S)→K(4P_(3/2))]和I_1[K(4D)→K(4P_(3/2))],光强比I_1/I_3和I_2/I_3与K密度也成线性关系.从直线的斜率和截距并结合从Stern-Volmer方程得到的结果,确定K_3(~1A_g)的预解离率Γ_(P6S)=(1.2±0.4)×10~7s~(-1),Γ_(P4D)=(0.8±0.3)×10~7s~(-1)和碰撞转移截面σss=(1.9±0.6)×10~(-14)cm~2,σ_(4D)=(9.0±3.0)×10~(-15)cm~2.     

红外-紫外光学双共振研究C_6F_6的振动弛豫

采用红外-紫外光学双共振技术,首次测得六种碰撞伙伴对振动激发C_6F_6分子的脱活速率常数,例如,Ko_2=(8.8±0.4)×10~3sec~(-1)Torr~(-1),Koo_2=(7.1±0.8)×10~3sec~(-1)Torr~(-1),K_xe=(2.9±0.47)×10~4sec~(-1)Torr~(-1).C_6F_6的自弛豫速率常数的测定值K_(C_6F_6)=(0.4±0.15)×10~6sec~(-1)Torr~(-1),与Lambert-Salter经验关系值相当符合.