我国科学技术大学卢征天教授、夏添博士与搭档协作，使用原子阱痕量剖析办法完成了对极稀有同位素钙-41的单原子活络检测，将该同位素丰度的检测极限压低至10（十亿亿分之一）量级，并演示了对骨头、岩石、海水等典型样品的钙-41同位素剖析。此项作业处理了地质、生物样品中钙-41同位素的勘探难题，使得钙-41有望作为示踪定年同位素被使用于地球科学和考古学等范畴。相关效果以“Atom-trap trace analysis oflevel”为题于3月2日在线宣布在《天然- 物理》期刊上 [Nature Physics]。
图1.钙-41同位素由宇宙射线诱导发生，有望使用于冰川与古生物等天然界样品的定年研讨
天然界岩石和生物骨质遍及赋有丰厚的钙元素，其同位素组成以安稳同位素钙-40为主，一起包含极端少数的放射性同位素钙-41。钙-41的半衰期为10万年，是碳-14半衰期的17倍，因而钙-41抄获掩盖比碳-14更陈旧的定年规模。地球上的钙-41主要由地表浅层（几米深度）内的钙-40捕获宇宙射线中子而发生，其同位素丰度仅为10-16- 10-15量级，远远低于常用质谱仪所能到达的勘探极限。在曩昔的半个世纪里，全球十多家单位用加速器质谱办法对钙-41的勘探难题进行了继续攻关，但受限于来自质量附近的钾-41的搅扰，只能对天然界中丰度偏高（10-15）的样品做丈量，成果阻止了其实践使用。
在本项作业中，研讨人员首先用化学办法从岩石、骨头、海水样品中提取出约80毫克的金属钙，装入原子炉加热发生原子束流。再使用根据冷原子物理的冷却、聚集、减速、磁光阱等各种激光控制办法将钙-41原子一个一个地从束流中抓获。经过丈量被俘原子放出的荧光完成对单个钙-41原子的计数。本项作业使用原子阱的超高选择性排除了其它同位素、元素及分子的搅扰，在10-16同位素丰度水平完成了定量剖析，丈量精度达12%，并将勘探极限压至10-17量级。接下来研讨人员方案与国表里科学家展开广泛协作，一起探究钙-41定年在地球科学与考古学范畴的使用。
微标准物质科学国家研讨中心博士生夏彤岩和物理学院博士生孙伟伟为论文的一起榜首作者，夏添和卢征天为一起通讯作者，协作研讨人员包含我国科大物理学院蒋蔚教授、地空学院黄方教授，以及中科院地球环境研讨所付云翀研讨员。该研讨作业得到了科技部、天然科学基金委、我国科学院和安徽省的赞助。