Учёные кафедры «Физико-технические проблемы квантовой метрологии» НИЯУ МИФИ приступили к реализации проекта по лазерному охлаждению анионов тория-232. Как сообщили «Первому техническому» в МИФИ, на эти цели коллектив получил грант в 100 млн рублей. Средства выделены в рамках программы «Приоритет-2030» на три года.
Охлаждение отрицательных ионов (анионов) до сверхнизких температур — одна из сложнейших задач современной физики. Энергия связи лишнего электрона у анионов настолько мала, что лазерное воздействие легко разрушает этот хрупкий баланс. Однако именно ультрахолодные анионы могут стать ключевыми элементами для квантовых компьютеров и сверхточных часов.
Среди множества элементов анионы тория (Th⁻) считаются одними из самых перспективных кандидатов для лазерного охлаждения. Экспериментально установлено, что время жизни одного из ключевых возбуждённых состояний Th⁻ составляет всего 30 микросекунд — это в три раза короче предыдущих расчётов, что делает его крайне привлекательным для технологии. У изотопа тория-232 отсутствует сверхтонкая структура, что упрощает лазерную схему.
Проект направлен на создание экспериментальной установки для прямого лазерного охлаждения анионов тория-232 в ловушке Пауля. Исследователи планируют получить анионы методом лазерной абляции, подтвердить состав пучка с помощью масс-спектрометрии, научиться загружать и удерживать ионы в ловушке, а затем реализовать доплеровское охлаждение на переходе около 2428,4 нм.
В перспективе полученная платформа может быть использована для прецизионной спектроскопии, проверки теоретических расчётов для тяжёлых атомных систем и разработки новых подходов к квантовой метрологии. Также рассматривается применение тория-232 как охлаждающего «термостата» для тория-229, который может использоваться в сверхточных часах следующего поколения.