Бөлшектер үдеткіштерінде тек алғашқы секундтардағы Әлемнің жағдайын модельдейтін соқтығыстар ғана емес, сонымен қатар табиғатта өте сирек кездесетін экзотикалық бөлшектер де жасалады. Бұл бөлшектерді алу ғана емес, оларды өлшеу үшін ұстап тұру да негізгі міндеттердің бірі болып табылады.

Жоғары зарядталған иондар — бұл бірнеше электронын жоғалтқан атомдар, тіпті электрондық қабықсыз толық иондалған ядролар болуы мүмкін. Мұндай иондарды зертханалық жағдайда жасау үшін жоғары энергия мен күшті өрістер қажет. Әдетте олар үдеткіштерде алынады, мұнда иондар өте жоғары жылдамдықпен қозғалады. Физикалық тәжірибелер жүргізу үшін бұл иондарды баяулатып, ұстап, салқындату керек — бұл өте күрделі міндет. Германиядағы GSI ауыр иондар институтында осы мақсатқа арнайы HITRAP (High Charge Ion Trap) қондырғысы жасалды.

HITRAP көмегімен алғаш рет толық иондалған аргон иондарын (36Ar18+), олар жарық жылдамдығының шамамен 30% жылдамдықпен қозғалған кезде, баяулатып, толықтай ұстап тұру мүмкін болды. Айтарлықтай баяулату бөлшектерді Пеннинг тұзағында ұстауға мүмкіндік берді. Сондай-ақ, мұндай тұзақта жоғары зарядталған иондарды электрондық салқындату алғаш рет жүзеге асырылды. Эксперимент нәтижелері Physical Review X журналында жарияланды.

Жеңіл атом ядролары үдеткіштерге тән өте жоғары температуралардың әсерінен қорғалды. Бұрын жеңіл ядролардың неге мұндай температурада бұзылмайтыны түсініксіз еді, алайда олардың соқтығысу орталығында емес, шеткі аймақтарда түзілетіні анықталды.

Ғалымдар тобы алғаш рет бүкіл процесті — жоғары зарядталған иондарды генерациялаудан бастап, оларды арнайы тұзақта кемінде 11 секунд сақтау кезеңіне дейін толықтай жүзеге асырды.

Пеннинг тұзағында бөлшектерді сақтау үшін магниттік және электрлік өрістер қолданылады: магниттік өріс қозғалысты бір ось бойынша, электрлік өріс басқа ось бойынша шектейді. Үшінші осьтің жазықтығында бөлшек циклотрон жиілігімен анықталатын траекториямен қозғалады. Осы жиілікті бақылау арқылы ұсталған бөлшектің сипаттамаларын есептеуге болады. Иондарды ұстау үшін олардың кинетикалық энергиясын шамамен 10 000 есе азайту қажет болды.

Осыдан кейін де иондардың энергиясы дәл зерттеулер үшін тым жоғары болып қалды, сондықтан электрондық салқындату қолданылды. Тұзаққа аргон иондарына сәйкес энергиясы бар электрондар шоғы енгізілді. Электрондармен соқтығысу кезінде олар иондардың энергиясының бір бөлігін алып, иондарды біртіндеп салқындатып, тұзақтағы өмір сүру уақытын ұзартады.

Бұл — Пеннинг тұзағында жоғары зарядталған иондарды электрондық салқындату әдісі алғаш рет қолданылған жағдай. Мұндай тәсіл дәстүрлі газдық салқындатудан айырмашылығы, иондарды жоғары дәлдіктегі өлшеулерге дайындауға және ауыр жоғары зарядталған иондарды зерттеуді одан әрі дамытуға мүмкіндік береді.