De resultaten van een onderzoeksgroep van het Institute of Physics van de Universiteit van Freiburg hebben een speciale plaats gekregen in Natuurfotonica . Een begeleidend "News &Views"-artikel in de gedrukte versie van het wetenschappelijke tijdschrift belicht het werk van het team onder leiding van Alexander Lambrecht, Julian Schmidt, Dr. Leon Karpa en Prof. Dr. Tobias Schätz. In hun artikel "Lange levensduur en effectieve isolatie van ionen in optische en elektrostatische vallen, " beschrijft de werkgroep de methode die ze gebruikten om de voorheen onvermijdelijke aangedreven beweging van ingesloten geladen atomen te voorkomen.

Het experiment begint met het vangen van individuele bariumionen in een vierpolige ionenval, bekend als een Paul-val. Een vierpolige ionenval kan geladen deeltjes dagenlang opslaan met behulp van wisselende elektrische velden. Dit resulteert er echter in dat het ion constant op microscopische schaal wervelt en een gedwongen aangedreven beweging uitvoert. Dit leidt vaak tot ongewenste bijwerkingen. Bijvoorbeeld, in huidige experimenten met ultrakoude atomen, de ionen verwarmen het bad van neutrale atomen – dat eigenlijk veel koeler is – als een dompelverwarmer, in plaats van gekoeld te worden. Hierdoor stijgt de temperatuur met een factor 10, 000. Hoewel dit nog amper een duizendste graad Celsius boven het absolute nulpunt is, het leidt al tot hittedood voor gevoelige kwantumeffecten.

Hier komt de methode om de hoek kijken die de groep sinds 2010 voor haar doelstellingen ontwikkelt:optische trapping van geladen atomen. Een extreem heldere laser wordt gebruikt om het ion in zijn straal te vangen zonder extra beweging te forceren. Een paar jaar geleden was het slechts mogelijk om ionen enkele milliseconden optisch op te sluiten. Dankzij het werk van de natuurkundigen van Freiburg, het is nu mogelijk om geladen atomen te vangen voor vergelijkbare tijdschalen als neutrale atomen in vergelijkbare optische vallen - een levensduur van enkele seconden is meerdere keren langer dan nodig is voor experimenten. In aanvulling, de onderzoekers hebben laten zien dat ze de ionen ook goed kunnen isoleren van de overige buitenwereld. Het team hoopt nu deze methode te gebruiken om 10, 000 keer lagere temperaturen en observeren ultrakoude chemische processen waarin kwantumeffecten de interactie van de deeltjes domineren.