Científicos del Departamento de "Problemas Físico-Técnicos de la Metrología Cuántica" de la NRNU MEPhI han comenzado a implementar un proyecto para el enfriamiento láser de aniones de torio-232. Según informó "Pervyy Tekhnicheskiy" en MEPhI, el equipo recibió una subvención de 100 millones de rublos para estos fines. Los fondos se asignaron en el marco del programa "Prioridad-2030" por un período de tres años.
El enfriamiento de iones negativos (aniones) a temperaturas ultrabajas es una de las tareas más complejas de la física moderna. La energía de enlace del electrón extra en los aniones es tan pequeña que la exposición al láser destruye fácilmente este frágil equilibrio. Sin embargo, los aniones ultrafríos pueden convertirse en elementos clave para las computadoras cuánticas y los relojes de ultraprecisión.
Entre muchos elementos, los aniones de torio (Th⁻) se consideran uno de los candidatos más prometedores para el enfriamiento láser. Se ha establecido experimentalmente que la vida útil de uno de los estados excitados clave de Th⁻ es de solo 30 microsegundos, lo que es tres veces más corto que los cálculos anteriores, lo que lo hace extremadamente atractivo para la tecnología. El isótopo torio-232 carece de estructura hiperfina, lo que simplifica el esquema láser.
El proyecto tiene como objetivo crear una instalación experimental para el enfriamiento láser directo de aniones de torio-232 en una trampa de Paul. Los investigadores planean obtener aniones mediante ablación láser, confirmar la composición del haz mediante espectrometría de masas, aprender a cargar y retener iones en la trampa y luego implementar el enfriamiento Doppler en una transición de aproximadamente 2428,4 nm.
En el futuro, la plataforma resultante podría utilizarse para espectroscopia de precisión, verificación de cálculos teóricos para sistemas atómicos pesados y desarrollo de nuevos enfoques para la metrología cuántica. También se considera la aplicación de torio-232 como "termostato" de enfriamiento para torio-229, que puede utilizarse en relojes de ultraprecisión de próxima generación.