En atombjelke av titan produsert av kommersielt tilgjengelige deler

Strålen, laget av en sublimeringspumpe, åpner dører for kvantefysikkeksperimenter.

En atombjelke av titan produsert fra kommersielt tilgjengelige deler fører bilde

Atomstråler er sentrale i studiet av atomegenskaper. Mens noen elementer, som alkalier, lett produseres i en bjelke ved sublimering i et vakuum, er andre ikke. Spesielt å lage en atombjelke av titan er en utfordring, til tross for interesse for dette elementet for presisjonsspektroskopi og kvantefysikk.

Titan er et svært ildfast element som skaper få metastabile kjøle atomer under sublimering. Schrott et al. Designet et system for å overvinne disse utfordringene og oppnådde en arbeidsmodell ved hjelp av kommersielt tilgjengelig teknologi.

Teamets kilde bruker en felles getterpumpe kalt en sublimeringspumpe for titan. I et oppsett som ligner en glødende lyspære, blir en titanhalvkule strålende oppvarmet av en indre wolframspole og avgir en bjelke med sublimerte titanatomer. Disse sublimerte atomene pumpes optisk inn i et høyere energinivå for laserkjøling.

"Resultatet vårt gir en klar vei mot å realisere laserkjøling og fangst av titanatomer," sa forfatteren Jackson Schrott. "Håpet er at denne stilen med strålekilde vil bli implementert i nye laserkjøling og fangstforsøk for titan og muligens andre overgangsmetaller også."

Arbeidet vil muliggjøre fremtidige ultracold titaneksperimenter. Allerede har forskerne brukt bjelken i to nye eksperimenter i laboratoriet.

"Når vi får erfaring med å betjene disse kildene, kan vi lære hvordan designen kan raffineres ytterligere," sa Schrott. "Etter hvert kan vi komme tilbake til arbeidet med å produsere lignende strålekilder for andre overgangsmetallelementer."

Kilde: "En atomstråle av titan for ultracoldatomeksperimenter," av Jackson Schrott, Diego Novoa, Scott Eustice og Dan M. Stamper-Kurn, Review of Scientific Instruments (2024). Artikkelen kan nås på https://doi.org/10.1063/5.0223352.