Polarisierte Teilchen und ihre möglichen Anwendungen

Über

Die Untersuchung von polarisierten Teilchen und deren Einfluss ist in vielen Forschungsfeldern sehr wichtig. In der Kernphysik kann man mit polarisierten Protonen-, Deuteronen- oder Elektronenstrahlen den Beitrag ihres magnetischen Moments zu den Kernkräften untersuchen. Weitere Möglichkeiten sind polarisierte Targets, die aus Wasserstoff-, Deuterium- oder 3Helium-Atomen bestehen. Am Beschleuniger COSY sind sogar beide Optionen vorhanden und ermöglichen doppelt-polarisierte Experimente, die im verfügbaren Energiebereich einzigartig sind.

Zu diesem Zweck ist die Entwicklung und Verbesserung von polarisierten Atom-/Ionenquellen und Targets sehr wichtig. Die wichtigsten Werkzeuge sind polarisierte Atomstrahlquellen (ABS), eine moderne Version der Rabi-Apparatur. Sie erzeugen polarisierte Wasserstoff- oder Deuterium-Atomstrahlen, die zur Speisung eines internen Speicherzellentargets oder als polarisierte Protonen-/Deuteronen-Quelle nach der Ionisierung verwendet werden können. Parallel dazu werden auch laserbasierte Techniken getestet und erfolgreich eingesetzt, um z.B. polarisiertes 3Helium für Experimente in anderen Laboren zu erzeugen. Zur Messung der Polarisation von Wasserstoff (Deuterium) wird ein Lamb-Shift Polarimeter eingesetzt, das die Kernspin-Polarisation aller Erscheinungsformen wie p, H-, H, H2, H2+, H3+ messen kann.

Mit diesen Instrumenten können wir auch zu anderen Projekten in vielen verschiedenen Bereichen beitragen. Zum Beispiel ermöglicht die Beobachtung des Kernspins bei der Rekombination von polarisierten Atomen zu Molekülen auf verschiedenen Oberflächen neue Einblicke in chemische Reaktionen. In einem nächsten Schritt könnten polarisierte D2 oder HD-Moleküle auf einer kalten Oberfläche eingefroren werden, um sie in größeren Mengen ohne größere Polarisationsverluste zu sammeln. Anschließend könnten sie für Laserbeschleunigungsexperimente oder als polarisierter Brennstoff zur Steigerung der Energieausbeute künftiger Fusionsreaktoren verwendet werden. Das Lamb-Shift Polarimeter selbst öffnet die Tür zu einer neuen Art von Spektroskopie, um Quantenübergänge im Bereich von neV zu beobachten oder die Helizität des Anti-Elektronneutrinos im Rahmen des BOB-Experiments zu messen.

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Dr. Ralf W. Engels

IKP-2

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Letzte Änderung: 28.07.2022