Optische Atomuhren nutzen Atome als Schwingungsreferenz und sind unsere genausten Messinstrumente. Neben der Realisierung der Zeiteinheit "Sekunde" lassen sich mit ihnen grundlegende Naturgesetze überprüfen. Sie können sogar als hochempfindliche Detektoren für unbekannte Physik jenseits unseres Standardmodells eingesetzt werden.
Hochgeladene Ionen sind besonders vielversprechende Atome für solche Uhren, erfordern jedoch den Einsatz ausgeklügelter Quantentechnologien. Vor wenigen Jahren konnte dies an einem Modellsystem demonstriert werden. Unter allen hochgeladenen Ionen weisen allerdings die schwersten dieser Systeme die extremsten inneren elektromagnetischen Felder auf und sind daher besonders empfindliche Systeme für die Grundlagenforschung. Mit einem Schwerionenbeschleuniger, wie er am GSI Helmholtzzentrum in Darmstadt betrieben wird, können sie produziert werden.
Im Vortrag wird von den aktuellen Entwicklungen in diesem Forschungsfeld berichtet und ein Projekt vorgestellt, das gegenwärtig vom Helmholtz-Institut Jena und von GSI vorbereitet wird. Hier wird erstmals ein Schwerionenbeschleuniger mit einem neuen Experiment verknüpft, das nach dem Prinzip einer Atomuhr optische Quantenübergänge in schweren, einfachen Ionen hochgenau vermessen kann.
Peter Micke studierte medizinische Physik an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und Physik an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Anschließend promovierte er an der Leibniz Universität Hannover mit einem Experiment, das er und seine Kolleg*innen an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig in Kollaboration mit dem Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg aufgebaut hatten. Hiermit konnten sie erstmalig Quantenlogik-Spektroskopie an hochgeladenen Ionen demonstrieren. Anschließend verbrachte Peter Micke ein weiteres Jahr als Postdoc an diesem Experiment und wechselte dann als Senior Research Fellow an das CERN, wo er für die internationale BASE-Kollaboration arbeitete, die sich mit der Untersuchung der Materie-Antimaterie-Asymmetrie durch Messungen fundamentaler Eigenschaften des Protons und Antiprotons auseinandersetzt. Seit Frühjahr 2022 arbeitet er für diese Kollaboration an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, wo er und seine Kolleg*innen neue sympathetische Laserkühlverfahren entwickeln. Parallel bewarb er sich erfolgreich um eine Helmholtz-Nachwuchsgruppe am Helmholtz-Institut Jena, mit der er dieses Jahr starten wird. (Foto: PTB)
