Völlig losgelöst Tricks, die Atome schweben lassen

Völlig losgelöst ...
Tricks, die Atome schweben lassen
Die besten Uhren sind Atome! Die besten Atomuhren gehen in 10 Millionen
Jahre 1 Sekunde falsch. Aber wie kann
man Atome festhalten, schwebend
und ohne sie beim Ticken zu stören?
Am besten sogar einzelne Atome ganz
alleine? Dazu benutzt man ein paar
raffinierte Tricks.
Geladene Atome im Zentrum einer Paul Falle
Geladene Atome und der Einradtrick . .
Wolfgang Paul (1913-1993)
Nobelpreisträger 1989
Ionen folgen den Kraftlinien der
elektrischen Felder. Man braucht also in
der Mitte einer Falle ein verschwindendes
elektrisches Feld. Wenn das Atom in eine
beliebige Richtung entweichen will, soll
das Feld das Atom wieder in die Mitte
zurücktreiben. Dazu müssen die
Kraftlinien aus allen Richtungen kommend
in der Mitte der Falle enden. Leider
verbietet die Natur ein solches Feld, denn
Kraftlinien enden und entstehen nur dort,
wo andere Ladungen sind, also nicht in
der leeren Mitte unserer Falle.
Wolfgang Paul 1989 den Nobelpreis für
Physik erhalten. Wir zeigen diesen Trick
mit geladenen Staubteilchen. Werden
mehrere gefangen, tanzen sie in einem
regelmäßigen Muster.
Einzelne Ionen in einer Kette dienen als Testlabor für einen
Quantencomputer.
Paulfallen werden heute verwendet, um
die Präzision von Atomuhren weiter zu
steigern. Davon profitieren z. B. Navigationssysteme wie GPS. Präzisionsmessungen versuchen sogar zu messen ob
Naturkonstanten wie z. B. die Lichtgeschwindigkeit wirklich konstant sind oder ob
sie sich ändern. Aber auch die ersten
Quantencomputer mit einigen wenigen
Quantenbits wurden mit in Paulfallen
schwebenden Ionen gebaut.
Wolgang Pauls Lösung
Einradfahrer können stehen bleiben. Der Trick: sie pendeln im
richigen Rhythmus vor und zurück. Ähnlich funktioniert die
Paulfalle für geladene Atome.
WM_Materiefallen_1_2.pdf
Wolfgang Paul hat für dieses Problem
Anfang der 50er-Jahre eine geniale
Lösung gefunden. Ein elektrisches Feld,
das in zwei von drei Richtungen die
Atome in die Mitte zurücktreibt, wird in der
dritten Richtung durch ein schnell hin und
her schwingendes Feld ergänzt. Ist es
schnell genug, werden die Ionen auch in
der dritten Richtung festgehalten. Der
Trick funktioniert so ähnlich wie bei einem
Einradfahrer, der durch schnelles Vor- und
Zurückfahren auf der Stelle stehen kann.
Würde er wirklich stehen bleiben, so
würde er umfallen. Für diesen Einradtrick
und seine Anwendungen für Ionen hat
Hochschule:
Universität Stuttgart
Institut:
5. Physikalisches Institut
Unter Leitung von:
Prof. Dr. Tilman Pfau
Kontakt:
http://www.physik.uni-stuttgart.de/institute/pi/5/index.html
Interessante Webseiten:
http://www.nobel.se/physics/laureates/1989/index.html