고전하를 띤 이온은 태양이나 다른 별과 같은 우주에서 흔히 볼 수 있는 물질입니다.
이전에는 팀이 일부 문제를 해결해야 했습니다.감지 및 냉각과 같은 근본적인 문제: 원자시계의 경우 입자를 최대한 정지시켜 진동 주파수를 계산하려면 입자를 매우 냉각시켜야 합니다. 그러나 극도로 뜨거운 플라즈마를 생성하면 고도로 하전된 이온이 생성됩니다. 극도의 원자 구조로 인해 고도로 하전된 이온은 레이저 광을 사용하여 직접 냉각할 수 없으며 표준 검출 방법을 사용할 수도 없습니다. 이 문제는 하이델베르그의 막스 플랑크 연구소와 QUEST 연구소의 협력을 통해 뜨거운 플라즈마에서 단일의 고도로 하전된 아르곤 이온을 분리하고 이를 단일 하전된 베릴륨 이온과 함께 이온 트랩에 저장함으로써 해결되었습니다. 이를 통해 베릴륨 이온을 사용하여 고하전 이온을 간접적으로 냉각하고 연구할 수 있습니다. 개선된 극저온 트랩 시스템은 Max Planck 연구소에서 구축되었으며, 이는 다음 실험을 위해 독일 국립 계측 연구소에서 추가로 개발되었습니다. 그 후, 독일 국립 계측 연구소에서 개발된 양자 알고리즘을 통해 고도로 하전된 이온을 훨씬 더 냉각할 수 있었습니다. 즉, 양자 역학적 바닥 상태에 가깝게 말입니다. 이는 절대 영도보다 2억분의 1켈빈의 온도에 해당합니다.
이제 연구자들은 다음을 성공적으로 수행했습니다.단계: 그들은 13배 하전된 아르곤 이온을 기반으로 광학 원자 시계를 만들고 기존 이테르븀 이온 시계와 성능을 비교했습니다. 이를 위해 그들은 예를 들어 고하전 이온의 움직임과 외부 간섭 필드의 영향을 이해하기 위해 시스템을 매우 자세히 분석해야 했습니다. 그들은 1017년에 2개 부품의 측정 오류를 달성했는데, 이는 현재 작동 중인 많은 광학 원자 시계와 비슷합니다. 연구팀장인 피트 슈미트(Pete Schmidt)는 “우리는 최고의 원자시계와 동등하게 될 기술적 개선을 통해 불확실성이 더 줄어들 것으로 기대한다”고 말했다.
따라서 연구자들은 심각한예를 들어 개별 이테르븀 이온이나 중성 스트론튬 원자를 기반으로 하는 기존 광학 원자시계와의 경쟁입니다. 사용된 방법은 보편적이며 다양한 고하전 이온을 연구할 수 있습니다.
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