Infrared molecular spectroscopy as a probe of many-body finite quantum systems

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Ziel des Projekts ist die Untersuchung von kollektiven Anregungen in supraflüssigen Heliumtröpfchen. Spektroskopische Messungen an einzelnen in einem Heliumtröpfchen eingelagerten Molekülen ermöglichen Rückschlüsse auf die kollektiven Anregungen im umgebenden supraflüssigen Heliumcluster. Im Rahmen des Projekts wollen wir daher zunächst die inhomogene Linienverbreiterung der einzelnen Rotationslinien von Molekülen in supraflüssigen Heliumtröpfchen mit Hilfe der MW-IR-Doppelresonanzspektroskopie im Detail messen. Die Analyse der Molekülspektren soll erstmals detaillierte Rückschlüsse auf Oberflächenanregungen ("Ripplons") im Heliumcluster erlauben. Ebenso soll die Möglichkeit von Anregungen in Form von Translationsbewegungen des Moleküls untersucht werden. Insbesondere soll erstmals experimentell nach möglichen Vortices in Heliumtröpfchen gesucht werden. Ein zweiter Themenschwerpunkt soll die Einlagerung von Radikalen in supraflüssige Heliumtröpfchen sein. Radikale besitzen eine offene Elektronenschale. Ziel der Experimente ist die Erforschung dieser neuartigen Wechselwirkung zwischen supraflüssigem Helium und Molekülen, die merkliche äußere Elektronendichte besitzen. Die Einlagerung von Radikalen in supraflüssige Heliumtröpfchen ist auch die Voraussetzung für die Möglichkeit, kontrolliert chemische Reaktionen bei ultrakalten Temperaturen (0.37 K) durchzuführen.