高离化态离子（HCI）光钟

高离化态离子（Highly Charged Ions, HCI）是指剥离多个电子后的离子体系，其价电子受到极强核库仑场束缚，因此HCI对外场扰动不敏感，且相对论效应显著增强，对精细结构常数变化等新物理效应具有远高于中性原子和低电荷态离子的灵敏度。因此，高离化态离子光钟被认为是国际上最具潜力的新一代光钟体系之一，不仅有望实现优于E-19量级的高精度光钟，还可用于精细结构常数变化检验、暗物质探测、洛伦兹不变性检验等基础物理前沿研究。

高离化态离子通常需要电子束离子阱（EBIT）产生，初始能量高达数百电子伏，且缺乏适合直接激光冷却的闭合跃迁，离子囚禁、冷却及精密操控难度远高于传统光钟体系，是当前国际高精度光钟领域最具挑战性的研究方向之一。团队围绕高离化态离子光钟开展系统研究，发展高离化态离子引出注入、囚禁、协同冷却及精密光谱测量等关键技术，以Ni¹²⁺等候选体系为对象，开展基于量子逻辑的钟跃迁测量和基于高离化态离子光钟的精细结构常数变化检验研究。相关研究成果发表于PRA、PRR等物理学权威期刊。

                                                                                   HCI光钟物理系统（左）及低温离子阱系统内部结构（右）