LASER COOLED Be+ ACCURATE CLOCK

The use o f l a s e r c o o l e d s t o r e d i o n s i n an a t o m i c f r e q u e n c y s t a n d a r d h a s t h e p o t e n t i a l o f v e r y h i g h a c c u r a c y b e c a u s e D o p p l e r e f f e c t s a r e g r e a t l y suppressed. A c l o c k b a s e d o n + t h e g r o u n d s t a t e h y p e r f i n e t r a n s i t i o n i n 201Hg has p o t e n t i a l a c c u r a c y a n d s t a b i l i t y e 5 c e e d i n g 1 p a r t i n However , l ase r coo led 9Be i o n s a y e x p e r i m e n t a l l y e a s i e r t o b t a i n . T h e r e f o r e a 9Be based frequency s t a n d a r d i sn v e s t i g a t e d i n o r d e r t o s t u d y t h e g e n e r i c p r o b l e m s o f l a s e r c o o l e d s t o r e $ i o n f requency s tandards . Approx imate ly 300 9Be i o n s a r e s t o r e d i n a Penn ing t rap and l ase r coo led . The 303 MHz g r o u n d s t a t e (MI, M,)=!-3/2,1/2)~(-4,4) n u c l e a r s p i n f l i p h y p e r f i n e t r a n s i t i o n i s o b s e r v e d a t a m a g n e t i c f i e l d ( ~ 0 . 8 2 T ) w h e r e t h e t r a n s i t i o n f r e q u e n c y i s i n d e p e n d e n t o f m a g n e t i c f i e l d t o f i r s t o r d e r . The t ime do ain Ramsey method o f i n t e r r o g a t i o n i s u s e d a n d y i e l d s a l i n e w i d t h o f 25 mHz. The s t a b i l i t y o f a n o s c i l l a t o r l o c k e d t o t h i s t r a n s i t i o n has been-measured f o r 400 S < 1: <3200 S t o be U ( r )E2x10 -l1 1: '. By m e a s u r i n g t h e v e l o c i t y d i s t 4 b u t i o n o f t h e i o n s , t h e s e c o n d o r d e r D o p p l e r s h i f t i s d e t e r m i n e d t o be on t h e o r d e r o f 5 ~ 1 0 l ~ . The m a g n e t i c f i e l d i n s t a b i l i t y c o n t r i b u t e s a 3 ~ 1 0 l ~ u n c e r t a i n t y i n t h e p r e s e n t e x p e r i m e n t . Al o t h e r s y s t e m a t i c u n c e r t a i n t i e s a r e e s t i m a t e d t o be no g r e a t e r t h a n 3 ~ 1 0 ' ' ~ .