Yüksek yüklü iyonlarla dünyanın ilk atomik saatini yarattı

Yüksek yüklü iyonlar, Güneş veya diğer yıldızlar gibi uzayda yaygın bir madde şeklidir.

Çok şey kaybettikleri için böyle anılıyorlarelektronlar ve yüksek pozitif yüke sahiptirler. Bu nedenle bunlarda en dıştaki elektronlar, nötr veya zayıf yüklü atomlara göre atom çekirdeğine daha güçlü bir şekilde bağlanır. Bu nedenle yüksek yüklü iyonlar, dış elektromanyetik alanlardan gelen girişimlere karşı daha az duyarlıdır, ancak özel göreliliğin, kuantum elektrodinamiğinin ve atom çekirdeğinin temel etkilerine karşı daha duyarlı problar haline gelirler. Fizikçi Lukas Spies şöyle açıklıyor: "Dolayısıyla yüksek yüklü iyonlara sahip optik atom saatlerinin bu temel teorileri daha iyi test etmemize yardımcı olacağını bekledik."

Daha önce ekibin bazı sorunları çözmesi gerekiyordu.Algılama ve soğutma gibi temel problemler: Atom saatlerinde parçacıkların mümkün olduğu kadar durdurulması ve dolayısıyla salınım frekansının sayılması için çok fazla soğutulması gerekir. Ancak aşırı sıcak bir plazma oluşturularak yüksek yüklü iyonlar üretilir. Aşırı atomik yapılarından dolayı yüksek yüklü iyonlar lazer ışığı kullanılarak doğrudan soğutulamaz ve standart tespit yöntemleri de kullanılamaz. Bu sorun, Heidelberg'deki Max Planck Enstitüsü ile QUEST Enstitüsü arasındaki işbirliğiyle, yüksek yüklü tek bir argon iyonunun sıcak bir plazmadan çıkarılması ve bunun tek yüklü berilyum iyonuyla birlikte bir iyon tuzağında saklanmasıyla çözüldü. Bu, yüksek yüklü bir iyonun dolaylı olarak soğutulmasına ve berilyum iyonu kullanılarak çalışılmasına olanak tanır. Daha sonra Max Planck Enstitüsü'nde iyileştirilmiş bir kriyojenik tuzak sistemi inşa edildi ve bu sistem, aşağıdaki deneyler için Alman Ulusal Metroloji Enstitüsü'nde daha da geliştirildi. Daha sonra, Alman Ulusal Metroloji Enstitüsü'nde geliştirilen bir kuantum algoritması, yüksek yüklü iyonun daha da soğutulmasına, yani kuantum mekaniksel temel duruma yakın bir yere soğutulmasına olanak sağladı. Bu, mutlak sıfırın üzerinde kelvin'in 200 milyonda biri kadar bir sıcaklığa karşılık geliyordu.

Şimdi araştırmacılar aşağıdakileri başarıyla yaptılar:adım: on üç kat yüklü argon iyonlarına dayanan optik bir atomik saat yarattılar ve performanslarını mevcut iterbiyum iyon saatleriyle karşılaştırdılar. Bunu yapmak için, örneğin çok yüklü bir iyonun hareketini ve dış parazit alanlarının etkisini anlamak için sistemi çok ayrıntılı bir şekilde analiz etmeleri gerekiyordu. 1017'de şu anda çalışmakta olan birçok optik atomik saatle karşılaştırılabilir olan 2 parçalık bir ölçüm hatası elde ettiler. Araştırma ekibi lideri Pete Schmidt, "Bizi en iyi atomik saatlerle aynı seviyeye getirmesi gereken teknik iyileştirmeler yoluyla belirsizliğin daha da azalmasını bekliyoruz" diyor.

Böylece araştırmacılar ciddi birÖrneğin bireysel iterbiyum iyonlarına veya nötr stronsiyum atomlarına dayalı mevcut optik atom saatleriyle rekabet. Kullanılan yöntemler evrenseldir ve birçok farklı yüksek yüklü iyonun incelenmesine olanak sağlar.

Daha fazla oku:

Arkeologlar İncil'deki efsaneleri resmen doğruladılar

Afrodit'in "rahibesinin" mezarı bulundu: bilim adamları orada bulduklarını gösterdi

Bilim adamları Maya başkentinin topraklarında ne olduğunu gördüler. Bulgu onları şaşırttı.