Steigerung der Präzision in Ionenfalle ermöglicht bisher unerreichte Messgenauigkeiten

Wissenschaftler:innen unter der Leitung des Max-Planck-Institutes für Kernphysik ist es gelungen, die Messstabilität einer Penning-Falle signifikant zu erhöhen.

Eine ultrastabile Spannungsquelle, die auf dem inversen AC Josephson Effekts beruht, wurde erstmals in einer Penning-Falle zur hochpräzisen Messung von magnetischen Elektronen- und Kernmomenten, implementiert.

Im Vergleich zu bisher verwendeten Spannungsquellen ist diese Quelle aufgrund ihrer quantisierten Spannungsstufen deutlich stabiler. Die Autor:innen konnten zeigen, dass dies die Stabilität der Bewegungsfrequenz eines gefangenen Ions um etwa den Faktor zwei im Vergleich zu bisherigen Aufbauten erhöht und so eine präzisere Bestimmung der freien Zyklotronfrequenz erlaubt. „Die so erhöhte Stabilität des Fallenpotentials eröffnet nun die Möglichkeit einer verbesserten Bestimmung der magnetischen Momente von Protonen und Antiprotonen sowie der ersten direkten  hochpräzisen Messung der magnetischen Kernmomente etwa von 2H, 3He und 7Li“, erläutert Erstautorin Annabelle Kaiser.

Zudem führen die so erreichbaren Messstabilitäten zu deutlich reduzierten Messzeiten bei gleicher Präzision im Vergleich zu anderen Aufbauten und ermöglichen so die Bestimmung von relativen Massenverhältnissen mit bisher unerreichten statistischen Unsicherheiten unterhalb des Faktors 1012.


Originalpublikation:

Josephson voltage standards as ultra-stable low-noise voltage sources for precision Penning-trap experiments;

A. Kaiser, S. Dickopf, M. Door, R. Behr, U. Beutel, S. Eliseev, A. Kaushik, K. Kromer, M. Müller, L. Palafox, S. Ulmer, A. Mooser, and K. Blaum

doi:  https://doi.org/10.1063/5.0206779

 

Experimentwebsite (Abteilung Blaum) am MPIK


Kontakt

Annabelle Kaiser
MPI für Kernphysik

Andreas Mooser
MPI für Kernphysik

Prof. Dr. Klaus Blaum
MPI für Kernphysik
 


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