Un reloj atómico óptico basado en un ion altamente cargado

Área de la Ciencia:

• Física atómica
• Metrología
• La electrodinámica cuántica

Sus antecedentes:

• Los relojes atómicos ópticos son dispositivos de medición líderes con amplias aplicaciones.
• Los iones altamente cargados (HCI) ofrecen propiedades atómicas únicas para mejorar el rendimiento del reloj y reducir la sensibilidad ambiental.

Objetivo del estudio:

• Para realizar una nueva clase de relojes ópticos utilizando iones altamente cargados.
• Establecer las transiciones ópticas prohibidas en HCI como referencias para relojes de alta precisión y pruebas de física fundamental.

Principales métodos:

• Desarrollo de un reloj atómico óptico basado en una transición dipolo magnético en Ar13+.
• Evaluación exhaustiva de la incertidumbre sistemática de la frecuencia.
• Comparaciones de reloj para mejorar la frecuencia de transición y las incertidumbres de desplazamiento de isótopos.

Principales resultados:

• Se logró una incertidumbre de frecuencia sistemática de 2,2 × 10^-17 para el reloj Ar13+, comparable a los relojes ópticos existentes.
• Mejoró las incertidumbres para la frecuencia de transición absoluta y el desplazamiento de isótopos en ocho y nueve órdenes de magnitud, respectivamente.
• Efectos de retroceso cuántico electrodinámico (QED) investigados, reduciendo la incertidumbre teórica en un factor de tres.

Conclusiones:

• Las transiciones ópticas prohibidas en HCI se establecen como referencias viables para relojes ópticos de vanguardia.
• Este trabajo allana el camino para futuras búsquedas de alta sensibilidad para la física más allá del modelo estándar.
• El reloj Ar13+ representa un avance significativo en la medición de precisión y la exploración de la física fundamental.