Направио је први атомски сат на свету са високо наелектрисаним јонима

Високо наелектрисани јони су уобичајени облик материје у свемиру, као што су Сунце и друге звезде.

Тако се зову јер су много изгубилиелектрона и имају високо позитивно наелектрисање. Због тога су у њима најудаљенији електрони јаче везани за атомско језгро него у неутралним или слабо наелектрисаним атомима. Из тог разлога, високо наелектрисани јони мање реагују на сметње спољашњих електромагнетних поља, али постају осетљивије сонде фундаменталних ефеката специјалне релативности, квантне електродинамике и атомског језгра. „Због тога смо очекивали да ће нам оптички атомски сатови са високо наелектрисаним јонима помоћи да боље тестирамо ове фундаменталне теорије“, објашњава физичар Лукас Спиес.

Претходно је тим морао да реши некеФундаментални проблеми као што су детекција и хлађење: за атомске сатове, честице се морају јако охладити да би их зауставили што је више могуће и тако избројали фреквенцију осциловања. Међутим, високо наелектрисани јони се производе стварањем изузетно вруће плазме. Због њихове екстремне атомске структуре, високо наелектрисани јони се не могу директно хладити ласерском светлошћу, нити се могу користити стандардне методе детекције. Овај проблем је решен кроз сарадњу између Института Макс Планк у Хајделбергу и Института КУЕСТ екстраховањем једног високо наелектрисаног јона аргона из вреле плазме и складиштењем у јонској замци заједно са једноструко наелектрисаним јоном берилијума. Ово омогућава да се високо наелектрисани јон индиректно охлади и проучава коришћењем јона берилијума. На Институту Макс Планк је тада изграђен побољшани систем криогених замки, који је даље развијен у Немачком националном институту за метрологију за следеће експерименте. Након тога, квантни алгоритам развијен у Немачком националном институту за метрологију омогућио је да се високо наелектрисани јон још више охлади, односно близу квантно-механичког основног стања. Ово је одговарало температури од 200 милионитих делова келвина изнад апсолутне нуле.

Сада су истраживачи успешно урадили следећекорак: направили су оптички атомски сат заснован на тринаестоструко наелектрисаним јонима аргона и упоредили њихове перформансе са постојећим итербијум јонским сатовима. Да би то урадили, морали су веома детаљно да анализирају систем како би разумели, на пример, кретање високо наелектрисаног јона и утицај спољашњих интерферентних поља. Постигли су грешку мерења од 2 дела у 1017, што је упоредиво са многим оптичким атомским сатовима који тренутно раде. „Очекујемо даље смањење несигурности кроз техничка побољшања која би требало да нас изједначе са најбољим атомским сатовима“, каже вођа истраживачког тима Пете Сцхмидт.

Тако су истраживачи створили озбиљнуконкуренција постојећим оптичким атомским сатовима заснованим, на пример, на појединачним јонима итербијума или неутралним атомима стронцијума. Коришћене методе су универзалне и омогућавају проучавање много различитих високо наелектрисаних јона.

Опширније:

Археолози су званично потврдили легенде из Библије

Пронађен је гроб "свештенице" Афродите: научници су показали шта су тамо пронашли

Научници су видели шта се налази на територији престонице Маја. Налаз их је изненадио.