Многократно заряженные ионы будут использоваться в атомных часах

Ученым удалось найти 10 таких ионов, например, самарий-14+ и неодим-10+ и приблизительно оценить их потенциальные свойства, которые необходимо знать экспериментаторам, прежде чем проверить элементы на деле.

Основная проблема использования многократно заряженных ионов состоит в их получении и управлении. Хранить их можно лишь при сверхнизких температурах, при которых движение частиц сильно замедленно, что облегчает задачу спектроскопии.

Спектроскопия, с помощью которой измеряется энергия атомных переходов, играет ключевую роль в создании атомных часов, квантовых компьютеров и высокоточных измерениях природных констант. 

Одна из основных проблем работы с многократно заряженными ионами состоит в том, что расстояния между энергетическими уровнями слишком велики – ведь при ионизации атома энергетические уровни отдаляются друг от друга. Частота излучаемого света при атомных переходах очень велика, часто она соответствует ультрафиолетовой части спектра.

В настоящее время манипулировать ионами с необходимой для атомных часов и квантовых компьютеров точностью при столь высокой частоте не представляется возможным. Поэтому, подбирая кандидатов на использование в этой сфере, ученые, прежде всего, обращали внимание на то, чтобы излучение при атомных переходах было в спектре видимого света.

Лучшими кандидатами оказались атомы Nd, Pr и Sm, а также Ag, Cd, In и Sn, находящиеся в другой части периодической таблицы Менделеева.