الأيونات عالية الشحنة هي شكل شائع من أشكال المادة في الفضاء، مثل الشمس والنجوم الأخرى.
في السابق، كان على الفريق حل بعض المشاكلمشاكل أساسية مثل الكشف والتبريد: بالنسبة للساعات الذرية، تحتاج الجزيئات إلى تبريد شديد حتى يتم إيقافها قدر الإمكان وبالتالي حساب تردد التذبذب. ومع ذلك، يتم إنتاج الأيونات المشحونة للغاية عن طريق تكوين بلازما ساخنة للغاية. نظرًا لبنيتها الذرية الشديدة، لا يمكن تبريد الأيونات عالية الشحنة مباشرة باستخدام ضوء الليزر، ولا يمكن استخدام طرق الكشف القياسية. تم حل هذه المشكلة من خلال التعاون بين معهد ماكس بلانك في هايدلبرغ ومعهد كويست عن طريق فصل أيون أرجون واحد مشحون للغاية من البلازما الساخنة وتخزينه في مصيدة أيونية مع أيون بيريليوم منفرد الشحنة. وهذا يسمح بتبريد الأيون المشحون بشكل غير مباشر ودراسته باستخدام أيون البريليوم. تم بعد ذلك بناء نظام مصيدة تبريد محسّن في معهد ماكس بلانك، والذي تم تطويره بشكل أكبر في المعهد الوطني الألماني للمقاييس لإجراء التجارب التالية. بعد ذلك، سمحت خوارزمية كمومية تم تطويرها في المعهد الوطني الألماني للمقاييس بتبريد الأيون المشحون بدرجة أكبر، أي بالقرب من الحالة الأرضية الميكانيكية الكمومية. وهذا يتوافق مع درجة حرارة 200 مليون من كلفن فوق الصفر المطلق.
الآن نجح الباحثون في القيام بما يليالخطوة: قاموا بإنشاء ساعة ذرية ضوئية تعتمد على أيونات الأرجون المشحونة بثلاثة عشر ضعفًا وقارنوا أدائها بساعات أيون إيتربيوم الموجودة. للقيام بذلك ، كان عليهم تحليل النظام بتفصيل كبير من أجل فهم ، على سبيل المثال ، حركة أيون مشحون بشدة وتأثير مجالات التداخل الخارجي. لقد حققوا خطأ قياس قدره جزأين في عام 1017 ، وهو ما يمكن مقارنته بالعديد من الساعات الذرية الضوئية التي تعمل حاليًا. يقول قائد فريق البحث بيت شميت: "نتوقع مزيدًا من الحد من عدم اليقين من خلال التحسينات التقنية التي يجب أن تجعلنا على قدم المساواة مع أفضل الساعات الذرية".
وهكذا ابتكر الباحثون جديةالمنافسة مع الساعات الذرية الضوئية الموجودة القائمة، على سبيل المثال، على أيونات الإيتربيوم الفردية أو ذرات السترونتيوم المحايدة. الأساليب المستخدمة عالمية وتسمح بدراسة العديد من الأيونات المختلفة عالية الشحنة.
قراءة المزيد:
أكد علماء الآثار رسمياً الأساطير من الكتاب المقدس
تم العثور على قبر "كاهنة" أفروديت: أظهر العلماء ما وجدوه هناك
لقد رأى العلماء ما هو موجود على أراضي عاصمة المايا. فاجأهم الاكتشاف.