%0 Generic
%A Schmöger, Lisa
%D 2017
%F heidok:23214
%R 10.11588/heidok.00023214
%T Kalte hochgeladene Ionen für Frequenzmetrologie
%U https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/23214/
%X Die gleichzeitige Kontrolle über die Freiheitsgrade der Bewegung und Anregung von Quantenobjekten erlaubt Genauigkeiten mit denen die Messung geringster relativistischer Effekte, Tests des Standardmodells und die Suche nach Physik jenseits des Standardmodells möglich sind. Bei hochgeladenen Ionen (HCIs) sagen theoretische Berechnungen u.a. eine erhöhte Sensitivität verbotener optischer Übergänge bzgl. der Variation fundamentaler Konstanten, insbesondere der Feinstrukturkonstanten, voraus. In der vorliegenden Arbeit wurde eine vielseitige Technik zur Präparation kalter, stark lokalisierter HCIs entwickelt und demonstriert. Dies fügt HCIs dem Repertoire an Quantensystemen für entsprechende Präzisionsexperimente hinzu. In einer Elektronenstrahlionenfalle (EBIT) werden HCIs im MK Temperaturbereich erzeugt und nach Injektion in eine Paulfalle in das mK Temperaturregime abgekühlt. Die Verfahrensweise des Abbremsens, Vorkühlens und anschließenden Multipass-Stoppens ermöglicht die HCI-Implantation in einen vorgespeicherten, kontinuierlich laser-gekühlten Be+-Coulomb-Kristall. In diesem ko-kristallisieren die HCIs und ein Mischkristall formt sich (hier: Ar13+ und Be+), dessen Konfigurationen das Spektrum von großen dreidimensionalen Mischkristallen, über Ionenketten, bis hin zu einem Zwei-Ionen-Kristall abdeckt. Sowohl der Retrapping-, sympathetische Stopp- und Kühlprozess, als auch die erzeugten Mischkristalle werden charakterisiert und mit Simulationen und theoretischen Modellen verglichen. Erstmals realisiert das entwickelte experimentelle Konzept, zusammen mit seiner modularen Implementation, die mikroskopische Lokalisierung von HCIs in einer Paulfalle, dem heutigen Arbeitspferd hochpräziser Frequenzmetrologie einfach-geladener Ionen. Dies erfüllt die notwendigen Voraussetzungen für die Entwicklung neuer optischer Uhren mit verbotenen Übergängen in HCIs als Taktgeber und ebnet damit den Weg für die Suche nach Physik jenseits des Standardmodells mit nieder-energetischen atomphysikalischen Methoden.