TIAMO - Trapping Ions in Atoms and Molecules Optically
Daniel v. Schönfeld, Wei Wu und Tobias Schaetz
Einleitung
TIAMO (Trapping Ions in Atoms and Molecules Optically)
Wie laufen chemische Reaktionen bei niedrigsten Temperaturen ab? Aus klassischer Sicht werden die Reaktionspartner mit abnehmender Temperatur immer langsamer, bis jedwede Dynamik zum Erliegen kommt. Tatsächlich aber folgt die Chemie bei ultra-kalten Temperaturen, also im Regime, in dem Quanteneffekte dominieren, völlig andersartigen Regeln. Zum einen können Reaktionspartner nicht mehr als kollidierende Kugeln beschrieben werden, sondern vielmehr als Wellenpakete, die sich durch Interferenz überhöhen oder sogar aufheben können. Andererseits müssen Energiebarrieren nicht mehr niedriger sein als die kleinste zur Verfügung stehende kinetische Energie, sondern können effizient durch tunnelt werden.
Ein vielversprechendes System, um solche Quanteneffekte zu untersuchen, besteht aus laser-gekühlten Atomen und Ionen. Bisher mussten diese jedoch in zwei prinzipiell unterschiedlichen Fallen räumlich überlagert werden. Dadurch treten fundamentale Heizprozesse zwischen den unterschiedlich gefangenen Teilchen auf, die bisher das Erreichen des Quantenregimes verhindert haben und auch künftig für nahezu alle Atom-Ionen Kombinationen unüberwindlich bleiben werden. Unser Ansatz ist die Realisierung einer gemeinsamen Dipolfalle sowohl für Atome als auch Ionen, bei welchem die erwähnten Heizeffekte umgangen werden, wodurch schließlich die Untersuchung ultra-kalter Kollisionen zwischen Atomen und Ionen ermöglicht werden soll.
Zugehörige Publikationen
- Trapping Ion Coulomb Crystals in an Optical Lattice
D. Hoenig, F. Thielemann, L. Karpa, T. Walker, A. Mohammadi and T. Schaetz
ACCEPTED by Phys Rev Lett – https://arxiv.org/abs/2306.12518 - Mass-selective removal of ions from Paul traps using parametric excitation
J. Schmidt, D. Hönig, P. Weckesser, F. Thielemann, T. Schaetz, and L. Karpa
Applied Physics B 126, 176 (2020) – arXiv:2005.02675v2 (2020) - Optical Traps for sympathetic Cooling of Ions with ultracold neutral Atoms
J. Schmidt, P. Weckesser, F. Thielemann, T. Schaetz, L. Karpa Phys. Rev. Lett. 124, 053402 (2020) – http://arxiv.org/abs/1909.08352 - Trapping Single Ions and Coulomb Crystals with Light Fields
L. Karpa
SpringerBriefs in Physics (2019) https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-27716-1 - Optical trapping of ion Coulomb crystals
J. Schmidt, A. Lambrecht, P. Weckesser, M. Debatin, L. Karpa, T. Schaetz
Phys. Rev. X 8, 021028(2018) - arxiv:1712.08385 (2017) - Long lifetimes and effective isolation of ions in optical and electrostatic traps
A. Lambrecht, J. Schmidt, P. Weckesser, M. Debatin, L. Karpa, T. Schaetz
Nature Photonics 11, 704 (2017)
- Nat. Photonics "News and Views, D. Leibfried" - A far-off-resonance optical trap for a Ba+ ion
T. Huber, A. Lambrecht, J. Schmidt, L. Karpa, T. Schaetz
Nat. Commun. 5, (2014) - arXiv:1408.3269 (2014) - Single ions trapped in a one-dimensional optical lattice
M. Enderlein, T. Huber, Ch. Schneider, T. Schaetz
Phys. Rev. Lett. 109, 233004 (2012) - arXiv:1208.3329 (2012) - Influence of static electric fields on an optical ion trap
Ch. Schneider, M. Enderlein, T. Huber, S. Dürr, T. Schaetz
Phys. Rev. A 85, 013422 (2012) - arXiv:1112.3858 (2011) - Trapping Ions with Lasers
C. Cormick, T. Schaetz, G. Morigi
New J. Phys. 13, 043019 (2011) - Optical Trapping of an Ion
Ch. Schneider, M. Enderlein, T. Huber and T. Schaetz
Nature Photonics 4, 772-775 (2010)