| Zugriffsnummer | 46609 |
| Dokumenttyp | Zeitschriftenartikel |
| Peer Review | mit Peer Review |
| Sprache | Englisch |
| Titel | Sympathetic cooling of a trapped proton mediated by an LC circuit |
| Autor(in); Institution |
Bohman, M.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY; RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, JAPAN
Grunhofer, V.; Johannes Gutenberg-Universität, Institut für Physik, Mainz, GERMANY
Smorra, C.; RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, Japan Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz, GERMANY
Wiesinger, M.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, Germany RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, JAPAN
Will, C.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Borchert, J.; PTB-Braunschweig, formerly; RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, Japan Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Hannover, GERMANY
Devlin, J. A.; RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, Japan CERN, Geneva, SWITZERLAND
Erlewein, S.; RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, Japan CERN, Geneva, SWITZERLAND
Fleck, M.; RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, Japan Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo, Tokyo, JAPAN
Gavranovic, S.; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz, GERMANY
Harrington, J.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, Germany RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, JAPAN
Latacz, B.; RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, JAPAN
Mooser, A.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Popper, D.; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz, GERMANY
Wursten, E.; RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, Japan CERN, Geneva, SWITZERLAND
Blaum, K; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, GERMANY
Matsuda, Y.; Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo, Tokyo, JAPAN
Ospelkaus, Christian; QUEST Institute for Experimental Quantum Metrology, PTB-Braunschweig; Leibniz Universität, Institut für Quantenoptik, Hannover, GERMANY
Quint, W.; GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Darmstadt, GERMANY
Walz, J.; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz, Germany Helmholtz-Institut Mainz, Mainz, GERMANY
Ulmer, S.; RIKEN, Fundamental Symmetries Laboratory, Saitama, JAPAN
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| Quelle/Jahr | Nature: 596 (2021), 514 - 518 |
| ISSN | 0028-0836 (PRINT) ; 1476-4687 (ONLINE) |
| URL | |
| Verlag | London: Springer Nature |
| Freie Schlagworte | Trapped proton ; LC circuit ; High-precision metrology ; Quantum technology |
| Zusammenfassung | Efficient cooling of trapped charged particles is essential to many fundamental physics experiments, to high-precision metrology and to quantum technology. Until now, sympathetic cooling has required close-range Coulomb interactions but there has been a sustained desire to bring laser-cooling techniques to particles in macroscopically separated traps extending quantum control techniques to previously inaccessible particles such as highly charged ions, molecular ions and antimatter. Here we demonstrate sympathetic cooling of a single proton using laser-cooled Be+ ions in spatially separated Penning traps. The traps are connected by a superconducting LC circuit that enables energy exchange over a distance of 9 cm. We also demonstrate the cooling of a resonant mode of a macroscopic LC circuit with laser-cooled ions and sympathetic cooling of an individually trapped proton, reaching temperatures far below the environmental temperature. Notably, as this technique uses only image–current interactions, it can be easily applied to an experiment with antiprotons, facilitating improved precision in matter–antimatter comparisons and dark matter searches. |
| Kostenfreier Zugang | Open Access Hybrid |
| Themenbereich der Metrologie | Zeit und Frequenz |
| Forschungsprojekt | We acknowledge financial support from the RIKEN Chief Scientist Program, RIKEN Pioneering Project Funding, the RIKEN JRA Program, the Max-Planck Society, the Helmholtz-Gemeinschaft, the DFG through SFB 1227 ‘DQ-mat’, the European Union (Marie Skłodowska-Curie grant agreement number 721559), the European Research Council under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme (Grant agreement numbers 832848-FunI and 852818-STEP) and the Max-Planck-RIKEN-PTB Center for Time, Constants and Fundamental Symmetries. |
| Förderinformationen (1) |
Förderername: Research Institute for Science and Chemistry (RIKEN)
Förderer ID: 0000 0001 2175 6489 Förderer ID Typ: ISNI Förderprogramm: RIKEN Chief Scientist Program |
| Förderinformationen (2) |
Förderername: Research Institute for Science and Chemistry (RIKEN)
Förderer ID: 0000 0001 2175 6489 Förderer ID Typ: ISNI Förderprogramm: RIKEN Pioneering Project Funding |
| Förderinformationen (3) |
Förderername: Research Institute for Science and Chemistry (RIKEN)
Förderer ID: 0000 0001 2175 6489 Förderer ID Typ: ISNI Förderprogramm: RIKEN JRA Program |
| Förderinformationen (4) |
Förderername: Max-Planck-Gesellschaft (MPG)
Förderer ID: 0000 0001 2193 5698 Förderer ID Typ: ISNI |
| Förderinformationen (5) |
Förderername: Helmholtz-Gemeinschaft (HGF)
Förderer ID: 0000 0001 1942 5154 Förderer ID Typ: ISNI |
| Förderinformationen (6) |
Förderername: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Förderer ID: 0000 0001 2096 9829 Förderer ID Typ: ISNI Förderprogramm: SFB 1227 ‘DQ-mat’ |
| Förderinformationen (7) |
Förderername: European Commission (EC)
Förderer ID: 0000 0001 2242 8989 Förderer ID Typ: ISNI Förderprogramm: Marie Skłodowska-Curie grant agreement number 721559 |
| Förderinformationen (8) |
Förderername: European Commission (EC)
Förderer ID: 0000 0001 2242 8989 Förderer ID Typ: ISNI Förderprogramm: 32848-FunI |
| Förderinformationen (9) |
Förderername: European Commission (EC)
Förderer ID: 0000 0001 2242 8989 Förderer ID Typ: ISNI Förderprogramm: 52818-STEP |
| Förderinformationen (10) | Förderername: Max-Planck, RIKEN, PTB Center for Time, Constants, and Fundamental Symmetries (C-TCFS) |
Zitierung
Bohman, M., Grunhofer, V., Smorra, C., Wiesinger, M., Will, C., Borchert, J., Devlin, J. A., Erlewein, S., Fleck, M., Gavranovic, S., Harrington, J., Latacz, B., Mooser, A., Popper, D., Wursten, E., Blaum, K., Matsuda, Y., Ospelkaus, C., Quint, W., Walz, J., & Ulmer, S. (2021). Sympathetic cooling of a trapped proton mediated by an LC circuit. Nature, 596, 514–518.