Negativ geladene Teilchen spielen in vielen Forschungsgebieten eine wichtige Rolle, angefangen von der Plasma- und Atmosphärenphysik bis hin zur Astrophysik. Trotzdem ist es bis heute nicht möglich, sie bei ultrakalten Temperaturen zu untersuchen. Das liegt daran, dass die wichtigste Technik zum Kühlen von Teilchen-Ensembles, das Laserkühlen, bislang auf negativ geladene Systeme nicht anwendbar ist. Einige wenige atomare Anionen, also Atome mit einem zusätzlichen Elektron, besitzen prinzipiell zum Laserkühlen geeignete angeregte Zustände. Die Forschungsgruppe um Alban Kellerbauer am MPIK beschäftigt sich seit 2012 mit dem Anion von Lanthan, einem von derzeit nur drei bekannten negativen Ionen mit entsprechenden Eigenschaften. In einer soeben erschienenen Arbeit konnten sie zeigen, dass der theoretisch vorhergesagte Übergang existiert und die zum Laserkühlen erforderlichen Voraussetzungen erfüllt. Mit Hilfe von Hochpräzisions-Laserspektroskopie konnten die Frequenzunterschiede aufgelöst werden, die aus der Wechselwirkung der Elektronenhülle mit dem Eigendrehimpuls des Atomkerns (Hyperfeinstruktur) resultieren. Aus den beobachteten Spektren ergibt sich, dass La− mit lediglich drei in der Frequenz leicht gegeneinander verstimmten Laserstrahlen gekühlt werden kann. Mittelfristig soll die neue Technik genutzt werden, um kälteren Antiwasserstoff für Präzisions-Experimente mit Antimaterie am CERN herzustellen.
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Originalpublikation:
High-Resolution Spectroscopy on the Laser-Cooling Candidate La−
E. Jordan, G. Cerchiari, S. Fritzsche and A. Kellerbauer, Phys. Rev. Lett. 115 (2015) 113001, <link http: dx.doi.org physrevlett.115.113001 moz-txt-link-freetext>dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.113001
Kontakt:
Dr. Alban Kellerbauer
Tel: 06221 516138
E-Mail: <link mail window for sending>Alban.Kellerbauer@mpi-hd.mpg.de
