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Master-/Diplomarbeit: Messung der Übergangswahrscheinlichkeiten von „verbotenen“ direkten Übergängen in metastabilen Wasserstoff-/Deuteriumatomen

Ausschreibendes Institut: IKP - Institut für Kernphysik
Kennziffer: D061/2013, Atomphysik, Hadronenphysik

Am Institut für Kernphysik des Forschungszentrums Jülich ist eine Diplom- oder Masterarbeit im Bereich der Hadronenphysik / Atomphysik zu vergeben.

Das Institut betreibt den Beschleuniger COSY, der kernspinpolarisierte Strahlen aus Protonen und Deuteronen bis zu einem Impuls von 3,70 GeV/c liefert, die an externen und internen Messplätzen genutzt werden können. Am Magnetspektrometer ANKE existiert zudem ein polarisiertes internes Target (PIT), das es ermöglicht, doppelt polarisierte Experimente durchzuführen. PIT selbst besteht aus einer polarisierten Atomstrahlquelle für Wasserstoff und Deuterium und einem Lambshift-Polarimeter zur Polarisationsmessung und Optimierung der Quelle.

Mit den Komponenten des Lambshift-Polarimeters ist es möglich, einen Strahl aus metastabilen Wasserstoff- oder Deuteriumatomen (Zustand 2S1/2) in nur einem Zeeman-Zustand zu erzeugen. Im Breit-Rabi Diagramm kommt es bei bestimmten äußeren Magnetfeldern zur Entartung der Bindungsenergien der 2S1/2 -Zustände mit mJ=-1/2 und der 2P1/2-Zustände mit mJ=+1/2 (57 mT) oder mJ=-1/2 (bei 120 mT). An diesen Kreuzungspunkten sind direkte Übergänge durch die Paritätserhaltung der elektromagnetischen Wechselwirkung verboten, aber aufgrund des geringen Anteils der paritätsverletzenden schwachen Kernkraft an der Bindungsenergie der S-Zustände doch vereinzelt möglich. Gelingt es, diese Übergänge nachzuweisen und ihre Übergangswahrscheinlichkeiten zu bestimmen, dann können daraus die Kopplungskonstanten der schwachen Wechselwirkung und der „Weinberg-Winkel“ bestimmt werden.

Das dazu notwendige Labor befindet sich derzeit im Aufbau und wird Ende 2014 seinen Betrieb aufnehmen. Im Rahmen dieser Arbeit soll der bisherige Nachweis der letztendlich erzeugten metastabilen Wasserstoff-/Deuteriumatome verbessert werden. Diese Atome wurden bisher einem starken elektrischen Feld ausgesetzt, damit in den Grundzustand überführt (Stark-Effekt) und die so produzierten Lyman-α-Photonen mittels eines Photomultipliers nachgewiesen. Die Effizienz dieser Methode soll unter Verwendung von entsprechenden Spiegeln und einer Entladungskammer deutlich verbessert werden.

Weitere Auskunft erteilt:

Dr. Ralf Engels
Institut für Kernphysik
Forschungszentrum Jülich
52425 Jülich

Tel.: (02461) 613618
E-Mail: r.w.engels@fz-juelich.de


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