Orders of Magnitude Improved Cyclotron-Mode Cooling for Nondestructive Spin Quantum Transition Spectroscopy with Single Trapped Antiprotons.

Autor: Latacz BM; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan.; CERN, Esplanade des Particules 1, 1217 Meyrin, Switzerland., Fleck M; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan.; Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo, 3-8-1 Komaba, Meguro, Tokyo 153-0041, Japan., Jäger JI; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan.; CERN, Esplanade des Particules 1, 1217 Meyrin, Switzerland.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Saupfercheckweg 1, D-69117, Heidelberg, Germany., Umbrazunas G; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan.; Eidgenössisch Technische Hochschule Zürich, Rämistrasse 101, 8092 Zürich, Switzerland., Arndt BP; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Saupfercheckweg 1, D-69117, Heidelberg, Germany.; GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstraße 1, D-64291 Darmstadt, Germany., Erlewein SR; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Saupfercheckweg 1, D-69117, Heidelberg, Germany., Wursten EJ; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan., Devlin JA; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan.; CERN, Esplanade des Particules 1, 1217 Meyrin, Switzerland., Micke P; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan.; CERN, Esplanade des Particules 1, 1217 Meyrin, Switzerland.; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Saupfercheckweg 1, D-69117, Heidelberg, Germany., Abbass F; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Staudinger Weg 7, D-55099 Mainz, Germany., Schweitzer D; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Staudinger Weg 7, D-55099 Mainz, Germany., Wiesinger M; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Saupfercheckweg 1, D-69117, Heidelberg, Germany., Will C; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Saupfercheckweg 1, D-69117, Heidelberg, Germany., Yildiz H; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Staudinger Weg 7, D-55099 Mainz, Germany., Blaum K; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Saupfercheckweg 1, D-69117, Heidelberg, Germany., Matsuda Y; Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo, 3-8-1 Komaba, Meguro, Tokyo 153-0041, Japan., Mooser A; Max-Planck-Institut für Kernphysik, Saupfercheckweg 1, D-69117, Heidelberg, Germany., Ospelkaus C; Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany.; Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Bundesallee 100, D-38116 Braunschweig, Germany., Smorra C; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan.; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Staudinger Weg 7, D-55099 Mainz, Germany., Soter A; Eidgenössisch Technische Hochschule Zürich, Rämistrasse 101, 8092 Zürich, Switzerland., Quint W; GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstraße 1, D-64291 Darmstadt, Germany., Walz J; Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Staudinger Weg 7, D-55099 Mainz, Germany.; Helmholtz-Institut Mainz, Johannes Gutenberg-Universität, Staudingerweg 18, D-55128 Mainz, Germany., Yamazaki Y; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan., Ulmer S; RIKEN, Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, 2-1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351-0198, Japan.; Heinrich Heine University, Düsseldorf, Univeristätsstrasse 1, D-40225 Düsseldorf, Germany.
Jazyk: angličtina
Zdroj: Physical review letters [Phys Rev Lett] 2024 Aug 02; Vol. 133 (5), pp. 053201.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.053201
Abstrakt: We demonstrate efficient subthermal cooling of the modified cyclotron mode of a single trapped antiproton and reach particle temperatures T_{+}=E_{+}/k_{B} below 200 mK in preparation times shorter than 500 s. This corresponds to the fastest resistive single-particle cyclotron cooling to subthermal temperatures ever demonstrated. By cooling trapped particles to such low energies, we demonstrate the detection of antiproton spin transitions with an error rate <0.000 023, more than 3 orders of magnitude better than in previous best experiments. This method has enormous impact on multi-Penning-trap experiments that measure magnetic moments with single nuclear spins for tests of matter and antimatter symmetry, high-precision mass spectrometry, and measurements of electron g factors bound to highly charged ions that test quantum electrodynamics and establish standards for magnetometry.
Databáze: MEDLINE