Létrehozta a világ első nagy töltésű ionokkal rendelkező atomóráját

Az erősen töltött ionok az űrben elterjedt anyagformák, mint például a Nap és más csillagok.

Azért hívják így, mert sokat veszítettekelektronok és nagy pozitív töltésűek. Éppen ezért bennük a legkülső elektronok erősebben kötődnek az atommaghoz, mint a semleges vagy gyengén töltött atomokban. Emiatt a nagy töltésű ionok kevésbé reagálnak a külső elektromágneses terekből származó interferenciára, de érzékenyebbek a speciális relativitáselmélet, a kvantumelektrodinamika és az atommag alapvető hatásaira. „Ezért arra számítottunk, hogy a nagy töltésű ionokkal rendelkező optikai atomórák segítenek jobban tesztelni ezeket az alapvető elméleteket” – magyarázza Lukas Spies fizikus.

Korábban a csapatnak kellett néhányat megoldaniaAlapvető problémák, mint például az érzékelés és a hűtés: az atomórák esetében a részecskéket nagyon le kell hűteni, hogy a lehető legjobban leállítsák őket, és így számolják az oszcillációs frekvenciát. Erősen töltött ionok azonban rendkívül forró plazma létrehozásával keletkeznek. Az erősen töltött ionok extrém atomi szerkezetük miatt nem hűthetők közvetlenül lézerfénnyel, és nem alkalmazhatók a szokásos kimutatási módszerek sem. Ezt a problémát a heidelbergi Max Planck Intézet és a QUEST Intézet együttműködésével oldották meg úgy, hogy egyetlen nagy töltésű argoniont leválasztottak a forró plazmáról, és egy egyszeresen töltött berilliumionnal együtt ioncsapdában tárolták. Ez lehetővé teszi egy nagy töltésű ion közvetett hűtését és tanulmányozását a berillium ion segítségével. Ezt követően a Max Planck Intézetben egy továbbfejlesztett kriogén csapdarendszert építettek ki, amelyet a Német Országos Metrológiai Intézetben fejlesztettek tovább a következő kísérletekhez. Ezt követően a Német Országos Metrológiai Intézetben kifejlesztett kvantum-algoritmus lehetővé tette a nagy töltésű ion további hűtését, mégpedig a kvantummechanikai alapállapot közelébe. Ez az abszolút nulla feletti 200 milliomod kelvin hőmérsékletnek felelt meg.

A kutatók most a következőket tették sikeresenlépés: tizenháromszoros töltésű argonionokon alapuló optikai atomórát készítettek, és összehasonlították teljesítményüket a meglévő itterbium ionórákkal. Ehhez nagyon részletesen kellett elemezniük a rendszert, hogy megértsék például egy erősen töltött ion mozgását és a külső interferenciamezők hatását. 1017-ben 2 rész mérési hibát értek el, ami sok jelenleg működő optikai atomórához hasonlítható. „További bizonytalanságcsökkentésre számítunk a műszaki fejlesztések révén, amelyek a legjobb atomórák közé hoznak minket” – mondja Pete Schmidt, a kutatócsoport vezetője.

Így a kutatók komolyverseny a meglévő optikai atomórákkal, amelyek például egyedi itterbium ionokon vagy semleges stroncium atomokon alapulnak. Az alkalmazott módszerek univerzálisak, és sokféle nagy töltésű ion vizsgálatát teszik lehetővé.

Olvass tovább:

A régészek hivatalosan is megerősítették a Bibliából származó legendákat

Megtalálták Aphrodité "papnőjének" sírját: a tudósok megmutatták, mit találtak ott

A tudósok látták, mi van a maja főváros területén. A lelet meglepte őket.