Rydberg原子中的价电子远离原子实，原子实的极化对价电子运动的影响甚微，通常表现出很强的类氢性质。武汉物数所波谱与原子分子物理国家重点实验室原子强外场效应研究小组精确测量了Ba原子在4特斯拉下的抗磁谱，与考虑原子实效应的精确理论模型计算结果对比，甄别出原子实对抗磁谱的细微贡献和抗交叉效应。该研究成果已在美国物理学会期刊Physical Review A 85, 032508(2012) 上发表。

在该所传统外场效应研究的基础上，该小组提出利用交叉场Rydberg原子性质制备超大偶极原子气体的方案。理论上Rydberg氢原子是研究这类性质的最好载体，由于其电离能太高，要实现Rydberg态的有效光激发非常困难，通常只能采用电离能较低的碱金属或碱土金属原子来研究。然而，这些非氢原子会使研究复杂化，即非氢原子的原子实影响Rydberg电子的运动。因此，在研究外场原子的偶极特性前必须对原子实的物理效应有彻底的了解。在开展实验工作的同时，该研究小组发展了一系列外场中原子光谱的量子力学处理方法，以研究原子实的细微贡献。这些方法有助于发现外磁场或外电场中原子的新特性，并最终指导交叉场中的原子物理实验设计，为实现偶极量子气体奠定重要基础。

该项研究得到国家基金委重大研究计划重点项目和面上项目的资助。

 图1. Ba原子在不同磁场下的计算与实验谱。基于精确的测量和量子模型计算，可以甄别原子实的细微贡献并揭示原子实的微小偶极特征。

图2. Ba原子能级的抗交叉效应。对实验测量到的微弱谱线进行分析，揭示了原子实的f态偶极结构对抗磁谱不可忽略的影响，并确认了抗交叉能级组态。