类碳和类硅高电荷离子精细结构的电场效应研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11704398
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2101.原子分子结构、碰撞与谱学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The carbon-like and silicon-like highly charged ions(HCIs) with two p valance-shell electrons, are the ideal ions, which use magnetic-dipole transition of the same fine-structure manifolds as a basis of an optical clockwork. High-precision calculations of effects of the external electric field on the magnetic-dipole transition, such as the electric quadrupole shift, AC/DC Stark shift, and black-body radiation shift, play an important role in the implementation of highly charged ion optical clock scheme. In this project, we will combine configuration interaction and Dirac-Fock plus core polarization method to study the external electric field effects of the carbon-like ions with Z=17-23, and the silicon-like ions with Z=26-32. The quadrupole moment for the 3P1 state, and the static or dynamic polarizabilities for 3P0 and 3P1 states are calculated with high accuracy. In addition, the electric quadrupole shift, AC/DC Stark shift, and black-body radiation shift for the magnetic dipole transition of 3P0-3P1 between the fine structure levels of the ground state are determined quantitatively. The precise calculations of the electric quadrupole moment, static and dynamic polarizabilities will resolve the shortage of theoretical data for those HCIs. Meanwhile, the accurate and quantitative evaluations of the electric effects on the magnetic-dipole transition, will provide important and reliable theoretical inputs to the design of HCI optical clock project, especially for the systematic uncertainties evaluations.
两个p价电子的类碳和类硅高电荷离子(HCIs)是以电子基态的同一套精细结构简并态间的光频磁偶极跃迁为钟跃迁的理想体系。 精确计算外加电场引起的磁偶极跃迁频移,包括电四极矩频移、AC/DC斯塔克频移和黑体辐射频移,对HCI光钟实验具有重要意义。本项目拟利用相对论组态相互作用(RCI)结合芯极化势(DFCP)的方法,理论研究核电荷数Z=17-23的类碳和核电荷数Z=26-32的类硅HCIs的外电场效应。高精度计算类碳和类硅高电荷离子体系3P1态的电四极矩,以及3P0和3P1态的静电/动力学极化率;精确定出类碳和类硅高电荷离子体系基态精细结构能级3P0-3P1磁偶极跃迁的电四极矩频移、AC/DC斯塔克频移及黑体辐射频移。本项目中电四极矩、静电/动力学极化率的精确计算将解决HCIs相关理论数据零散不全或精度低的问题,同时外电场效应的精确计算,也可为新型光钟的设计和系统误差的分析提供重要的理论支持。

结项摘要

高电荷离子精细结构与超精细结构的原子性质与外场效应的理论研究对于新型光钟候选体系的遴选以及实验上新型光钟的构建有重要意义。本项目采用相对论组态相互作用(RCI)结合Dirac-Hartree-Fock的方法,研究了类硅高电荷离子Ni14+,及其相邻电荷态的Ni11+ 、Ni12+和Ni15+离子电子基组态的精细与超精细能级结构,重点分析了电子关联效应、Breit相互作用和量子电动力学效应的影响,高精度获得了磁偶极和电四极跃迁的跃迁波长、上态寿命和品质因子等,初步遴选出六个适合研制光钟的跃迁;进一步计算了相关跃迁态的电四极矩,分析了消除电四极矩频移的方法,推荐采用61Ni元素发展高电荷镍离子光钟,以达到减小或消除钟跃迁电四极矩频移的目的;同时研究了跃迁频率对精细结构常数变化的敏感程度,发现类硅Ni14+离子的磁偶极和电四极跃迁对精细结构常数变化的敏感度优于现有的实验室光钟体系(除Hg+和Yb+以外),并且由于Ni12+的E2跃迁比Yb+的E2跃迁具有更大的K值和更小的系统与统计误差,通过比较基于Ni12+的E2跃迁和Yb+的E3跃迁的两个时钟,有望进一步推进探索精细结构常数随时间变化的研究。本项目的理论计算对实验上高电荷离子钟方案的实施提供理论数据支持,与实验密切结合在一定程度上有望推进高电荷镍离子钟的实现。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Relativistic full-configuration-interaction calculations of magic wavelengths for the 2(3)S(1) -> 2(1)S(0) transition of helium isotopes
氦同位素 2 3S1 → 2 1S0 跃迁神奇波长的相对论全构型相互作用计算
  • DOI:
    10.1103/physreva.98.040501
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Wu Fang-Fei;Yang San-Jiang;Zhang Yong-Hui;Zhang Jun-Yi;Qiao Hao-Xue;Shi Ting-Yun;Tang Li-Yan
  • 通讯作者:
    Tang Li-Yan
Calculations of Bethe logarithm for hydrogen and helium using B-splines in different gauges
使用不同规格的 B 样条计算氢和氦的 Bethe 对数
  • DOI:
    10.1088/1361-6455/ab8b41
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Yong-Hui;Shen Lu-Jun;Xiao Chang-Min;Zhang Jun-Yi;Shi Ting-Yun
  • 通讯作者:
    Shi Ting-Yun
QED and relativistic nuclear recoil corrections to the 413-nm tune-out wavelength for the 2(3)S(1) state of helium
对氦 2(3)S(1) 态的 413 nm 调谐波长进行 QED 和相对论核反冲校正
  • DOI:
    10.1103/physreva.99.040502
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhang Yong-Hui;Wu Fang-Fei;Zhang Pei-Pei;Tang Li-Yan;Zhang Jun-Yi;Baldwin K. G. H.;Shi Ting-Yun
  • 通讯作者:
    Shi Ting-Yun
Theoretical study of the hyperfine interaction constants, Landé g-factors, and electric quadrupole moments for the low-lying states of the 61Niq+ ( q= 11, 12, 14 , and 15) ions
61Niq(q= 11、12、14 和 15)离子低位态超精细相互作用常数、Landé g 因子和电四极矩的理论研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    张婷贤;张永慧;李承斌;史庭云
  • 通讯作者:
    史庭云

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其他文献

牡蛎养殖区人群诺如病毒感染监测对暴发的预警作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    卫生研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    覃霖;王安娜;钟贤武;梁骏华;庄雅丽;陈荣凤;李柏生;黄琼;张永慧
  • 通讯作者:
    张永慧
广州市登革热发病影响因素的病例对照研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    华南预防医学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    蔡小双;肖建鹏;宋铁;刘涛;曾韦霖;彭志强;李杏;胡建雄;林华亮;李志浩;张永慧;马文军
  • 通讯作者:
    马文军
南太行山山前平原工业园区土壤重金属污染特征及来源
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张永慧;麻冰涓;张东;赵志琦
  • 通讯作者:
    赵志琦
CRT锥玻璃碳热还原强化玻璃分相脱铅
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    环境工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢明飞;王净宇;张永慧;张东晖;付泽刚;张志远
  • 通讯作者:
    张志远
河南省武陟县大田土壤重金属形态分布及潜在生态风险评价
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    安全与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李小超;张永慧;刘军;李东艳
  • 通讯作者:
    李东艳

其他文献

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张永慧的其他基金

氦原子幻零波长和魔幻波长的高精度计算与应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
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  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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