Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD

Kapitel 8
Zusammenfassung und Ausblick
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neues Resultat fr die Lebensdauer des metastabilen 3D 5/2 -
Niveaus erhalten. Aus der Beobachtung von Quantensprngen an einem einzelnen 40 Ca + -Ion
wurde ein Wert von τ = 1100(18)ms bestimmt. Der rein statistische Fehler liegt bei 1,5%.
Der Wert lag hher als alle vorher gemessenen Resultate. Die Abweichungen zu den bisherigen
experimentellen Resultaten konnten durch eine Abhngigkeit der Lebensdauer des metastabilen
Niveaus von der Leistung des Rckpumplasers erklrt werden, die vermutlich in frheren Experimenten
vernachlssigt wurde. Der Grund fr diese Abhngigkeit kann in nichtresonanter Anregung
auf dem 4P 3/2 −3D 5/2 -bergang durch den Rckpumplaser oder durch schwache resonante Anregung
auf dem 4P 3/2 −3D 5/2 -bergang durch eine zustzliche Komponente im Emissionsspektrum
des Diodenlasers liegen. Eine solche Quelle kann ein glhender Draht sein, der in der Falle z.B.
bei der Druckmessung verwendet wird oder der Untergrund im Emissionsspektrum des verwendeten
Diodenlasers. Der durch eine lineare Extrapolation auf Leistung Null erhaltene Wert fr die
Lebensdauer zeigt eine gute bereinstimmung mit neueren Rechnungen. Er weicht allerdings um
ca. 2, 5σ von einer neueren Messung [19] ab, die nach der Publikation dieser Ergebnisse durchgefhrt
wurde. Diese leichte Diskrepanz knnte Ihre Ursache in einem vernachlssigten Streffekt
haben, der hier zu einer weiteren Verkrzung der Lebensdauer gefhrt hat. Dafr knnte ebenfalls
eine breitbandige thermische Strahlungsquelle in Frage kommen. Eine Verbesserung der Genauigkeit
bei der Bestimmung der Lebensdauer in zuknftigen Messungen ist denkbar, da der
Fehler rein statistisch ist. Durch die Beobachtung einer hheren Zahl von Quantensprngen kann
der statistische Fehler mindestens um eine Grenordnung reduziert werden. Da dann allerdings
quenchende Ste als systematischer Fehler eine grere Rolle spielen, sollte eine solche Messung
unter besserem Vakuum durchgefhrt werden. Durch eine zustzliche Titan-Sublimationspumpe,
mit der die Apparatur gerade ergnzt wird, oder zustzliches Gettermaterial in der Apparatur knnte
ein um etwa eine Grenordnung niedrigerer Restgasdruck erreicht werden. Ansonsten mte eine
Mereihe fr verschiedene Drcke zur Extrapolation auf Druck Null durchgefhrt werden. Man mu
allerdings anmerken, da eine wesentlich genauere Messung zur Zeit nicht erforderlich ist, da
noch keine neuen Theoriewerte vorliegen.
Bei Messungen an kristallisierten Ionenketten aus zehn Ionen wurde teilweise eine Reduktion
der Lebensdauer um bis zu 20% verglichen mit einem Ion beobachtet. In diesen Fllen gab
es eine grere Zahl koinzidenter Zerflle von zwei oder drei Ionen als in den Messungen, deren
Werte mit dem von einem einzelnen Ion vertrglich waren. Die Anzahl lag deutlich ber der
Zahl zuflliger Koinzidenzen, die man fr unabhngige Teilchen erwarten wrde. Die Beobachtung
konnte bisher dennoch nicht erklrt werden. Eine Reihe physikalischer Effekte wie Superradianz
konnten allerdings ebenso ausgeschlossen werden wie die meisten Streffekte, die ja in gleicher
Weise auf ein Ion wirken mssten. In den durchgefhrten Mereihen konnte keine Abhngigkeit von
einem externen Parameter festgestellt werden. Es wurde darber hinaus keine Verlngerung der
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