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Spektroskopische Präzisionsmessung magnetischer Momente in hoch geladenen Ionen

高电荷离子磁矩的光谱精密测量

基本信息

批准号：
188327314
负责人：
Professor Dr. Gerhard Birkl
金额：
--
依托单位：
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2011
资助国家：
德国
起止时间：
2010-12-31 至 2015-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/188327314?language=en
关键词：
Spektroskopische Pr zisionsmessung magnetischer Momente

项目摘要

Laserspektroskopie an hoch geladenen Ionen erlaubt die präzise Bestimmung von Übergangsenergien und Lebensdauern unter dem Einfluss extremer Feldstärken, wie sie nahe am Atomkern existieren. Diese haben in schweren, hoch geladenen Ionen wie etwa Uran U91+ Werte von bis zu 1016 V/cm und 109 T. Entsprechend kommen von Seiten der Quantenelektrodynamik (QED) gebundener Zustände erhebliche Beiträge zu den experimentellen Größen, die etwa quadratisch mit der Kernladungszahl des Ions zunehmen. Durch den systematischen Vergleich verschiedener Ionen können diese Beiträge isoliert und genau bestimmt werden. Dies erlaubt stringente Tests der entsprechenden QED-Vorhersagen sowie Zugang zu fundamentalen Größen wie der Feinstrukturkonstanten α und den magnetischen Momenten gebundener Elektronen sowie des Kerns. Hierbei sind insbesondere wasserstoff-, lithium- und borähnliche Ionen von Interesse. In ihnen skaliert die Energie elektromagnetischer Übergänge als Funktion der Kernladungszahl Z wie Z3 bzw. Z4. Dadurch liegen Hyperfeinstruktur- bzw. Feinstruktur-Übergänge im optischen Bereich und mit Lasern zugänglich. Die Lebensdauer angeregter Zustände skaliert wie Z-9 bzw. Z-12 und kommt für schwere Ionen in den Bereich von Millisekunden, was hinreichende Fluoreszenzraten für die Spektroskopie ermöglicht. Eine Messung mit hoher Präzision erfordert Spektroskopie an langsamen Ionen mit entsprechend kleinen Doppler-Verbreiterungen. Die Speicherung in einer Penning-Falle erlaubt die Lokalisation der Ionen, eine effiziente Anregung und Fluoreszenzdetektion sowie die Anwendung von Kühlungsmechanismen, welche die relative Linienbreite auf unter 10-7 begrenzen. Das Magnetfeld einer solchen Falle von einigen Tesla Stärke erzeugt zudem eine Zeeman-Aufspaltung der Übergangsniveaus, welche leicht mit herkömmlichen Mikrowellengeneratoren zugänglich ist, so dass Spektroskopie gleichzeitig im optischen und im Mikrowellenbereich möglich ist. Die zur Anwendung kommende Laser-Mikrowellen-Doppelresonanzmethode erlaubt daher eine gleichzeitige und unabhängige Bestimmung der magnetischen Momente gebundener Elektronen und des magnetischen Moments des Kerns mit rein spektroskopischen Mitteln. Durch die Abwesenheit abschirmender Elektronen kann zum ersten Mal das Kernmoment direkt und ohne Abschirmungskorrekturen bestimmt werden. Umgekehrt können die Messungen als Test von Abschirmungsmodellen dienen.

激光光谱仪是一种高强度的激光光谱仪，Ionen在最极端的Feldstärken的影响下对能量和生命进行了精确的测量，就像她在原子核实验室一样。这是一个很好的例子，它可以用U91+电压为1016 V/cm和109 T的电压来表示。在量子电动力学（QED）的研究中，我们发现了与离子核反应有关的二次方程。Dogden systematischen Vergleich verdogedener Ionen können diese Beiträge isoliert und genau bestimmt韦尔登. QED-Vorhersagen的初始测试是在Zugang的基础上进行的，它与Feinstrukturconstanten α和科恩斯的磁动量电子束一样。它是一种废物、锂和硼离子的中间体。在这一点上，电磁场的能量主要取决于核反应堆Z的功能，如Z3 bzw。Z4 Dadameliegen Hyperfeinstruktur- bzw. Feinstruktur-Übergänge im optischen Bereich und mit Lasern zugänglich.生活方式与Z-9 bzw相似。Z-12和Kommt für schwere Ionen in den Bereich von Millisekunden，was hinreichende schizenzraten für die Spektroskopie ermöglicht.一个测量与更高的精度要求的Spektroskopie一个langsamen Ionen与entsprechend kleinen多普勒verbreiterungen。在一个Penning-Falle中的Speicherung实现了Ionen的本地化，一个有效的Anregung和一个有效的Detektion sowie die Anwendung von Kühlungsmechanismen，welche die relative Linienbreite auf unter 10-7 begrenzen。磁场是由一个新的Tesla Stärke产生的一个Zeeman-Aufspaltung，它与一个微型发电机一起工作，所以光谱仪在光学和微型发电机中是灵活的。采用激光-微波-多普勒共振方法，可以对电子的磁矩和科恩斯的磁矩进行精确的、不可忽略的测量。但是，电子设备的故障诊断可以通过直接的故障诊断和韦尔登来实现。Umgekehrt können die Messungen als Test von Abschirmungmodellen dienen.

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A Penning trap for g-factor measurements in highly charged ions by laser-microwave double-resonance spectroscopy

通过激光微波双共振光谱测量高电荷离子 g 因子的潘宁陷阱

DOI：
10.1007/s10751-011-0310-z
发表时间：
2011
期刊：
Hyperfine Interactions
影响因子：
0
作者：
N. Brantjes;D. von Lindenfels;G. Birkl;W. Quint;M. Vogel
通讯作者：
M. Vogel

Half-open Penning trap with efficient light collection for precision laser spectroscopy of highly charged ions

半开潘宁阱具有高效的光收集功能，可用于高电荷离子的精密激光光谱分析

DOI：
10.1007/s10751-013-0961-z
发表时间：
2014
期刊：
Hyperfine Interactions
影响因子：
0
作者：
David von Lindenfels;Manuel Vogel;Gerhard Birkl;Wolfgang Quint;Marco Wiesel
通讯作者：
Marco Wiesel

Bound electron g-factor measurement by double-resonance spectroscopy on a fine-structure transitionThis paper was presented at the International Conference on Precision Physics of Simple Atomic Systems, held at École de Physique, les Houches, France, 30 May – 4 June, 2010.

通过双共振光谱对精细结构跃迁进行束缚电子 g 因子测量本文发表于 2010 年 5 月 30 日至 6 月 4 日在法国莱苏什 École de Physique 举行的简单原子系统精密物理国际会议上

DOI：
10.1139/p10-071
发表时间：
2011
期刊：
Canadian Journal of Physics
影响因子：
1.2
作者：
D. Von Lindenfels;N. Brantjes;G. Birkl;W. Quint;V. Shabaev;M. Vogel
通讯作者：
M. Vogel

Experimental access to higher-order Zeeman effects by precision spectroscopy of highly charged ions in a Penning trap

通过潘宁陷阱中高电荷离子的精密光谱实验获得高阶塞曼效应

DOI：
10.1103/physreva.87.023412
发表时间：
2013
期刊：
Physical Review A
影响因子：
2.9
作者：
D. von Lindenfels;M. Wiesel;W. Quint;D. Glazov;V.M. Shabaev;G. Birkl;M. Vogel
通讯作者：
M. Vogel

Magnetic moments of bound electrons and nuclei by double resonance spectroscopy of highly charged ions in a Penning trap

通过潘宁陷阱中高电荷离子的双共振光谱分析束缚电子和原子核的磁矩