Atome sind durch Laserkühlung so gut kontrollierbar, dass optische Uhren mit Unsicherheiten im Bereich von 10-18 realisiert wurden. Allerdings besitzen bei Weitem nicht alle Atome einen Quantenübergang zum Laserkühlen. Unter diesen sind aber Spezies interessant, die auf Neue Physik jenseits des Standardmodells besonders empfindlich reagieren sollten. Mit ultrapräziser Spektroskopie könnten Änderungen fundamentaler Konstanten, der Kopplung an Dunkle Materie oder eine hypothetische Fünfte Kraft aufgespürt werden. Auch bestimmte Moleküle wären hierfür geeignet, doch Moleküle sind nur eingeschränkt laserkühlbar. Dieses Problem kann die Quantenlogik lösen. Dabei wird dem Ion in einer Paul-Falle, das spektroskopiert werden soll, ein Logik-Ion zugesellt, das laserkühlbar ist. Damit konnten erstmalig eine Reihe neuer Spezies spektroskopiert werden. Neben einfach und hoch geladenen Ionen werden zukünftig Präzisionsmessungen an Molekülen und weiteren interessanten Systemen, etwa Antiprotonen, hinzukommen. All dies illustriert die Universalität der Quantenlogik-Spektroskopie, die nicht zuletzt den Bau von Uhren höchster Genauigkeit erlaubt.
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Themenbereich der Metrologie
Zeit und Frequenz
Zitierung
Schmidt, P. O. (2021). Quantenlogik-Uhren Ultrapräzise Spektroskopie für Tests fundamentaler Physik. Physik in unserer Zeit, 52(4), 183–189. https://doi.org/10.1002/piuz.202101596
