中国科大运用全光激发实现氪-81 的单原子探测

IT之家 7 月 9 日消息 根据中国科学技术大学消息，该大学卢征天教授及同事 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科学研究，相关成果以“Optical Excitation and Trapping of81Kr”为题于 7 月 6 日发表在《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 127, 023201 (2021)] 上。论文链接：点击打开

官方表示，我们身边的空气中存在一种微量的惰性气体叫氪，它在空气中的含量为百万分之一。氪由多种同位素组成，其中包含一种半衰期为 23 万年的放射性同位素：氪-81，它在空气中的含量仅为百亿亿分之一（10^-18）。

氪-81 同位素于 20 世纪 60 年代首次被发现。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，可以用于为古老的地下水、冰川定年。

IT之家了解到，具体来看，捕获氪-81 需要首先将原子激发到一个亚稳量子态上。科研组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。这种全光激发的氪原子阱，达到了每小时 1800 个氪-81 原子的探测速率，未来可以应用于古地下水研究和寻找百万年前形成的冰芯等科学问题。

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