Optische Uhren basierend auf einem Ensemble gefangener Ionen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Tanja E. Mehlstäubler
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317647707

Das vorgeschlagene Projekt hat zur Grundlage das Memorandum of Understanding zwischen der Russischen Stiftung für Grundlagenforschung RFBR und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Wir beantragen in diesem Rahmen die Förderung eines wissenschaftlichen Austausches zwischen dem Institut für Laserphysik - ILP - in Novosibirsk (PI: Prof. Sergei Bagayev) und der Physikalisch Technischen Bundesanstalt - PTB - (PI: Dr. T. Mehlstäubler) für den Zeitraum von zwei Jahren. Der russische Kooperationspartner wird parallel dazu einen Antrag bei der RFBR zur Förderung der Kosten auf russischer Seite einreichen. Im Rahmen dieser Kollaboration werden neue experimentelle und theoretische Grundlagen für die Realisierung von Präzisionsspektroskopie in ausgedehnten Ensembles gespeicherter Ionen erarbeitet. Zwei Aspekte werden dabei adressiert. Im Arbeitspacket WP1 wird ein kompakter, selbstgebauter Nd:YAG Laser für seine Eignung für die Präzisionsspektroskopie an In+ Ionen getestet. Dieser Ansatz nutzt dabei den Übergang eines Quasi-3-Niveau Systems, dessen 4te harmonische Frequenz mit dem Uhrenübergang des In+ Ions koinzidiert, und damit die inhärente hohe Stabilität des Festkörperlasers. Im Arbeitspacket WP2 adressieren wir grundsätzliche Fragen der Grenzen der Genauigkeit eines Multi-Ionen Ansatzes mit gespeicherten In+ und Yb+ Ionen für die Präzisionsspektroskopie. In dieser Zusammenarbeit werden grundlegende Methoden entwickelt, um Multi-Ionen Uhren basierend auf In+ und Yb+ Ionen zu realisieren. Unser Ansatz hat das Potential, heutige Ionenuhren in ihrer Genauigkeit und Auflösung zu überbieten. Wir erwarten, dass dies ein grundlegender Schritt für erweiterte Anwendungen von optischen Ionenuhren wie z.B. für die relativistische Geodäsie und für Tests des Standardmodells sein wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Kooperationspartner: Professor Dr. Sergey N. Bagayev