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编译服务: 精密测量科技动态监测平台 编译者: marcus2017 编译时间: Oct 20, 2021 点击量: 43

质子和反质子的荷质比和g因子的测量受限于粒子温度。然而,由于没有电子结构,人们不能够用一般的激光冷却技术来冷却(反)质子。而且,可以激光冷却的正电荷离子不能够与反质子或反物质分子离子等负电荷粒子共同囚禁在离子阱中。幸运的是,30年前,科学家证实了可以通过冷离子与其在阱电极上诱导的镜像电流之间的耦合来冷却异常体系。因此,将激光冷却离子与没有光学结构的体系相互耦合也为精密光谱、量子信息和量子工程提供了新的努力方向。

2021年9月26日,来自日本理化所和德国马普所等机构的科研人员在《自然》(NATURE)杂志发表了题为“Sympathetic cooling of a trapped proton mediated by an LC circuit.”的文章。同期,新加坡国立大学量子技术中心的Manas Mukherjee发表了题为“Single proton cooled by distant ions”的评述文章。在该研究中,作者证实了单个质子的协同冷却技术。首先,作者在低温情况下利用多个潘宁阱分别囚禁Be+离子和质子,它们之间的空间间距达到了9 cm。然后通过有着高质量因子的超导LC电路共振增强质子与激光冷却离子之间的能量交换来冷却质子,且谐振电路中电子噪声也被用来直接确定离子和质子系统的温度。为进一步验证质子是被离子所冷却,研究人员固定质子振荡频率,然后改变离子的振荡频率。结果表明只有当离子本振频率与质子和谐振电路的本振频率相匹配时才会表现协同冷却效果。而且,冷却装置的数值模拟也支持了实验结果。作者将质子温度降低了85%,在基本粒子的超精密测量领域时相当可观的。这项技术也为远距离协同冷却其他带电离子开辟了方向。

 

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