Sympathetisches Kühlen von leichten Ionen für Präzisionsmessungen

• Antragsteller: Professor Dr. Ferdinand Schmidt-Kaler
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243571260

Moderne Methoden haben es erlaubt den Quantenzustand gespeicherter Ionen vollständig zu kontrollieren. Dies hat eine Kühlung von Ionen Species und damit hochgenaue Uhren möglich gemacht und Messungen an gefangenen Ionen erlauben damit hochgenaue Tests von fundamentalen Symetrien. Leichte Ionen, oder leichte Moelkül Ionen, ebenso auch Antimaterie Ionen oder hoch-geladene Ionen, konnten noch nicht in dieser Weise kontrolliert und vermessen werden. Wir schlagen einen universellen Aufbau vor in dem leichte Ionen eingefangen und sympatetisch gekühlt werden, auch im Fall von stark unterschiedlichen Masse zu Ladungs Verhältnissen. Die erste Anwendung ist ein Test des Equivalenz Prinzips in einem Frei-Fall-Experiment mit Anti Wasserstoff.Dazu werden einzelne Ani Wasserstoff Ionen (p- e+ e+) in einen Paul Falle eingefangen, sympatetisch zusammen mit Be+ Ionen in den Grundzustand der Bewegung gekühlt, dann zu neutralem anti-Wasserstoff (p-e+) phototoionisiert und die Flugzeit im Gravitationspotential der Erde gemessen. Die benatrage Apparatur wird dazu in einem internationalen Konsortium ab 2017 am CERN eingesetzt werden. Die zweite kurzfristigere Anwendung ist die Spektroskopie von einzelnen kalten H 2+ Ionen, um einen neuen präzisen Wert des Proton zu Elektron Massenverhältnisses zu erhalten.Das BESCOOL Projekt entwickelt und stellt neuartige und universelle Instrumentation und Methoden zur Verfügung für zukünftige hochgenaue Spektroskopie und fundamentale Tests die leichte atomare bzw leichte molekulare Ionen benötigen. Weiter Anwendungen sind die Laser Spektroskopie hoch geladener Ionen für Tests der Quanten-Elektrodynamik, quanten-logische Uhren, und Studien zur Variation der Naturkonstanten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Beteiligte Person: Professor Dr. Laurent Hilico