En física, el atrapamiento de iones se refiere a una técnica que se utiliza para atrapar iones individuales , incluso los únicos, durante un período de tiempo prolongado. Aún más impresionante: una vez que están atrapados, puedes enfriarlos con luz láser (Premio Nobel 1997 [1]) y ¡hacer cosas increíbles con ellos! Por ejemplo, puedes observar la formación de los llamados Coulomb Crystals [2]:
Los puntos brillantes son iones Be [math] ^ {+} [/ math] únicos, atrapados en una trampa lineal (ver más abajo) y luego enfriados con luz láser a 313 nm. Como los iones se repelen entre sí, y los de arriba están atrapados y apenas se mueven, forman un Cristal de Coulomb. Las trampas de iones permiten investigaciones de vanguardia en:
- espectroscopía de precisión [3]
- computación cuántica [4]
- y pruebas de física fundamental con antimateria. [5]
Un diseño ampliamente utilizado para atrapar iones es la trampa de iones lineal , una variante de la trampa de Paul, por la cual Wolfgang Paul recibió el Premio Nobel en 1989 [6]. El principio es una superposición de campos eléctricos electrostáticos y electrostáticos, lo que crea un potencial efectivo, limitando las partículas cargadas . Dicha trampa se coloca en un entorno con una presión extremadamente baja ([math] \ sim 10 ^ {- 10} [/ math] mbar), de modo que ninguna otra molécula puede colisionar con los iones. A continuación, tiene una vista a través de una ventana en nuestra cámara de vacío y puede ver la trampa que hemos montado:
Puede ver muchos cables que suministran los electrodos de trampa (los cilindros metálicos montados horizontalmente en el medio de la imagen) con diferentes voltajes.
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Ahora tenemos que “cargar” la trampa con iones. Existen diferentes técnicas para terminar con iones atrapados del tipo deseado. La trampa de arriba, por ejemplo, se carga desde abajo: un haz de átomos de berilio neutrales se dirige al centro de la trampa, junto con un haz de electrones rápidos en un ángulo diferente. Estos haces chocan entre sí en el centro de la trampa, lo que conduce a la ionización de los átomos neutros (los electrones rápidos “expulsan” un electrón de los átomos de berilio), de modo que terminamos con Be [math] atrapado ^ {+ } [/ math] iones. Por supuesto, todavía están muy calientes, lo que significa que se mueven muy rápido, pero están atrapados.
Esto es lo que piensan muchos físicos cuando pides ” atrapamiento de iones “, supongo.
[1] https://www.nobelprize.org/nobel…
[2] https://arxiv.org/pdf/1411.4945.pdf
[3] Detección de QED y constantes fundamentales a través de espectroscopía láser de transiciones vibratorias en HD +
[4] Cálculos cuánticos con iones atrapados en frío
[5] El experimento de gravedad antimateria GBAR
[6] https://www.nobelprize.org/nobel…
