Quantenlogikspektroskopie schwerer hochgeladener Ionen

Hochgenaue und präzise Laserspektroskopie ist für neutrale und einfach geladene Atome seit langem etabliert. Die genausten dieser Messungen werden in optischen Atomuhren durchgeführt. Schwere hochgeladene Ionen (HCI für highly charged ion) binden nur noch einzelne Elektronen in ihrer Hülle und weisen damit die extremsten elektromagnetischen Felder auf, zu denen wir Zugang im Labor haben. Sie haben besonders gute Eigenschaften für neuartige optische Atomuhren, die als Detektoren für unbekannte Physik eingesetzt werden können. Allerdings können traditionelle Verfahren zum Laserkühlen und zur Zustandsdetektion nicht angewendet werden. Das Problem ist jedoch lösbar mit Quantenlogikspektroskopie. Hieran arbeitet unsere Arbeitsgruppe und baut ein neues Ionenfallenexperiment am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt auf. Angeschlossen an eine weltweit einmalige Anlage zum Abbremsen von schweren hochgeladenen Ionen, die mit einem Beschleuniger erzeugt wurden, kann zukünftig hochgenaue Laserspektroskopie und Frequenzmetrologie an diesen exotischen Systemen durchgeführt werden, fundamentale Physik getestet werden und nach unbekannter Physik jenseits des Standardmodells gesucht werden.