Image-Current Mediated Sympathetic Laser Cooling of a Single Proton in a Penning Trap Down to 170 mK Axial Temperature

verfasst von
(BASE Collaboration) , C. Will, M. Wiesinger, P. Micke, H. Yildiz, T. Driscoll, S. Kommu, F. Abbass, B. P. Arndt, B. B. Bauer, S. Erlewein, M. Fleck, J. I. Jäger, B. M. Latacz, A. Mooser, D. Schweitzer, G. Umbrazunas, E. Wursten, K. Blaum, J. A. Devlin, C. Ospelkaus, W. Quint, A. Soter, J. Walz, C. Smorra, S. Ulmer
Abstract

We demonstrate a new temperature record for image-current mediated sympathetic cooling of a single proton in a cryogenic Penning trap by laser-cooled Be+9. An axial mode temperature of 170 mK is reached, which is a 15-fold improvement compared to the previous best value. Our cooling technique is applicable to any charged particle, so that the measurements presented here constitute a milestone toward the next generation of high-precision Penning-trap measurements with exotic particles.

Organisationseinheit(en)
Institut für Quantenoptik
Externe Organisation(en)
Max-Planck-Institut für Kernphysik
CERN - Europäische Organisation für Kernforschung
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
University of Texas at Austin
Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
University of Tokyo (UTokyo)
ETH Zürich
Imperial College London
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Helmholtz-Institut Mainz
Universitätsklinikum Düsseldorf
Typ
Artikel
Journal
Physical review letters
Band
133
Anzahl der Seiten
6
ISSN
0031-9007
Publikationsdatum
12.07.2024
Publikationsstatus
Veröffentlicht
Peer-reviewed
Ja
ASJC Scopus Sachgebiete
Allgemeine Physik und Astronomie
Elektronische Version(en)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2310.10208 (Zugang: Offen)
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.023002 (Zugang: Offen)