Nachweis von "Vortices" in atomaren Ionisationsprozessen

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Wirbel („Vortices“) sind faszinierende Phänomene überall in der Natur, man denke nur an Tornados in der Atmosphäre oder Strudel in Flüssigkeiten. Ihre Wechselwirkung mit der Umgebung ist bedeutsam für das Verstehen von Phasenübergängen in dem jeweiligen System. Auch in Vielteilchensystemen der Quantenphysik werden Wirbel beobachtet, etwa in superfluidem Helium, in Supraleitern oder in Bose-Einstein-Kondensaten.Generell wird angenommen, dass Wirbel nur in Vielteilchensystemen beobachtet werden können. Formal erlaubt jedoch die Schrödingergleichung die Bildung von freien Wirbeln sogar in einer Einteilchen-Wellenfunktion. Diese Wirbel wurden bisher jedoch noch nie in Wenigteilchensystemen beobachtet. Macek und Ovchinnikov haben in hochpräzisen zeitabhängigen Rechnungen vorausgesagt, dass auch in der Impulswahrscheinlichkeitsdichte eines im langsamen Ion-Atomstoß emittierten einzelnen Elektrons solche Wirbel auftreten. Deren bahnbrechende Arbeit ist zur Veröffentlichung eingereicht und liegt diesem Antrag bei. Diese Rechnung zeigt, dass die Wirbel in der elektronischen Wellenfunktion direkt als winzige Löcher in der Impulsverteilung der Elektronen beobachtbar sein sollten.In diesem Projekt planen wir, mittels der hochauflösenden COLTRIMS-Technik diese Vortices in der Impulsverteilung für Ionisation und Transferionisation in langsamen p+He-Stößen experimentell nachzuweisen. Dazu muss der Experimentaufbau so optimiert werden, dass die nötige Impulsauflösung und Statistik erreicht werden können. Der Nachweis solcher Vortices wäre für die Theorie der Dynamik von Quantensystemen von fundamentaler Bedeutung.