Resultaten av en forskargrupp från Institutet för fysik vid universitetet i Freiburg har fått en särskild plats i Nature Photonics . En medföljande "News &Views"-artikel i den tryckta versionen av vetenskapstidskriften belyser arbetet i teamet ledd av Alexander Lambrecht, Julian Schmidt, Dr Leon Karpa och Prof Dr Tobias Schätz. I deras artikel "Lång livslängd och effektiv isolering av joner i optiska och elektrostatiska fällor, " Arbetsgruppen beskriver metoden de använde för att förhindra den tidigare oundvikliga drivna rörelsen av fångade laddade atomer.

Experimentet börjar med att fånga individuella bariumjoner i en fyrpolig jonfälla, känd som en Paul-fälla. En fyrpolig jonfälla kan lagra laddade partiklar i dagar med hjälp av alternerande elektriska fält. Detta resulterar emellertid i att jonen ständigt virvlar i mikroskopisk skala och utför en påtvingad rörelse. Detta leder ofta till oönskade biverkningar. Till exempel, i nuvarande experiment med ultrakalla atomer, jonerna värmer upp badet av neutrala atomer – som faktiskt är mycket svalare – som en doppvärmare, istället för att kylas. Detta gör att temperaturen stiger med en faktor 10, 000. Även om detta fortfarande är knappt en tusendels grad Celsius över absoluta noll, det leder redan till värmedöd för känsliga kvanteffekter.

Det är här metoden som gruppen har utvecklat för sina mål sedan 2010 kommer in:optisk infångning av laddade atomer. En extremt ljus laser används för att fånga jonen i sin stråle utan att tvinga fram ytterligare rörelse. För några år sedan var det bara möjligt att optiskt fånga joner under några millisekunder. Tack vare Freiburg-fysikernas arbete, det är nu möjligt att fånga laddade atomer för liknande tidsskalor som neutrala atomer i jämförbara optiska fällor – en livstid på flera sekunder är flera gånger längre än vad som krävs för experiment. Dessutom, forskarna har visat att de också kan isolera jonerna tillräckligt från den återstående omvärlden. Teamet hoppas nu kunna använda denna metod för att uppnå 10, 000 gånger lägre temperaturer och observera ultrakalla kemiska processer där kvanteffekter kommer att dominera samspelet mellan partiklarna.