Неразрушающий контроль вращательно-колебательного основного состояния одиночного молекулярного иона водорода в ловушке Пеннинга
Учёные из Института ядерной физики Общества Макса Планка представили новый метод точного контроля и неразрушающего измерения основного колебательно-вращательного состояния одного молекулярного иона водорода в ловушке Пеннинга. Этот метод, описанный в статье, опубликованной в Physical Review Letters, может открыть новые возможности для манипулирования и измерения богатых квантовых состояний в отдельных молекулярных ионах.
Рис. Схематическое изображение одиночного иона HD⁺, захваченного в ловушке Пеннинга ALPHATRAP, взаимодействующего с падающими микроволнами (зеленая волнистая линия). Кредит: MPIK.
Метод основан на эффекте, известном как непрерывный эффект Штерна-Герлаха, впервые раскрытый в 1980-х годах. Это физическое явление, которое можно использовать для измерения ориентации магнитного момента (например, спина электрона) отдельных захваченных частиц, включая ионы, не разрушая их. В молекуле энергетическое расщепление между спином электрона вверх или вниз уникально для каждого вращательного и сверхтонкого состояния. Поэтому резонансное управление переходом спина электрона (обнаруживаемым непрерывным эффектом Штерна-Герлаха) дает информацию о том, в каком внутреннем квантовом состоянии находится ион.
В экспериментах было продемонстрировано удержание внешне произведенного молекулярного иона водорода (HD⁺) в течение более месяца. Кроме того, удалось обнаружить внутреннее квантовое состояние этого иона и контролировать его сверхтонкое состояние. Это является хорошей проверкой фундаментальной симметрии обращения заряда-четности-времени.
Будущие исследовательские планы будут включать применение продемонстрированных методов к высокоточной спектроскопии одиночных молекулярных ионов водорода в аппарате ловушки Пеннинга.
