Группе ученых из Германии впервые удалось успешно замедлить пучок высокозаряженных ионов, полученный от ускорителя, до низких энергий с последующим удержанием в ловушке Пеннинга. В рамках эксперимента также было впервые реализовано электронное охлаждение таких ионов непосредственно в этой ловушке.
Высокозаряженные ионы, как правило, генерируются при высоких энергиях и обладают значительной скоростью. Однако для проведения ряда экспериментов в области атомной, ядерной и фундаментальной физики возникает необходимость в их значительном замедлении, захвате и последующем понижении температуры. Для решения этих задач была создана установка HITRAP, оторая предоставляет уникальные условия для работы с медленными высокозаряженными частицами.
Ученые сфокусировались на полностью ионизированных ионах аргона — то есть атомных ядрах, лишенных электронной оболочки. По словам авторов работы, изначально частицы двигались со скоростью, составляющей около 30% от скорости света. Для последующего удержания кинетическую энергию ионов потребовалось уменьшить приблизительно в 10 тысяч раз. Это стало возможным благодаря прохождению пучка через систему замедлителя HITRAP, после чего ионы были помещены в охлаждающую ловушку на несколько секунд. Эксперимент продемонстрировал полный цикл обработки высокозаряженных частиц — от генерации в ускорителе до фиксации в ловушке Пеннинга.
Дополнительно ученые впервые наблюдали эффект электронного охлаждения ионов в такой ловушке, что позволило снизить их кинетическую энергию. Этот метод считается главным для обеспечения условий, необходимых в высокоточных измерениях.
Практическая значимость методики уже была подтверждена в рамках первого пользовательского эксперимента, в котором медленные высокозарядные ионы золота применялись для задач материаловедения. Разработанный подход, по мнению авторов, создает основу для уникальной исследовательской платформы, ориентированной на прецизионную работу с тяжелыми высокозаряженными ионами.
Читайте также: Квантовые компьютеры впервые решают задачи, недоступные суперкомпьютерам.