近期，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院的离子光频标研究组与原子分子外场理论研究组合作，在铝离子光钟的精密测量方面取得了重要进展。研究团队首次提出了一种具有广泛适用性的“极化率天平”测量方案，成功实现了离子极化率差异的高精度测量。
该方案利用Ca+离子作为“参考砝码”，通过测量共同囚禁在同一离子阱中的Ca+和Al+离子的光频移之比，精确确定了Al+离子钟跃迁的极化率之差。这一指标对评估光频标系统的黑体辐射频移至关重要。过去，Al+的极化率之差的测量精度受到背景激光功率波动和光功率密度测量的限制，最好的理论计算和实验结果的不确定度分别为9.8%和13.4%。
新方法通过“原位”测量，有效消除了背景光功率波动和光功率密度误差，将铝离子静态极化率之差的测量精度提高到3.4%，是2019年美国NIST实验结果的四倍。理论分析表明，借助更长波长的背景光，未来的测量精度还有望进一步提升。
这一创新性测量方案不仅对Al+离子的研究具有重要意义，还可推广至其它离子体系，为红外光频标的黑体辐射频移提供高精度评估，推动了离子光钟技术的发展。此次研究得到了科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的积极支持。
