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Resonante Anregung astrophysikalischer Röntgen-Übergänge in hochgeladenen Eisenionen mit dem Freie-Elektronen-Laser LCLS

Bernitt, Sven

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Abstract

Das Spektrum von Fe16+, beobachtet in vielen astrophysikalischen Objekte und in Laborexperimenten, wird nur schlecht von Plasma-Modellen wiedergegeben. Insbesondere für die beiden, 3C und 3D genannten, stärksten 2p-3d-Übergänge um 800 eV ist das Intensitätsverhältnis 3C/3D immer kleiner als vorhergesagt. Es war bisher nicht möglich, dieses Rätsel zu lösen, da die Anregung immer durch Stöße erfolgte, was die Interpretation der Daten erschwerte. In der vorliegenden Arbeit wurde resonante Anregung dieser und anderer Übergänge mit hochbrillanten Röntgen-Pulsen von einem Freie-Elektronen-Laser dazu verwendet, dieses Problem zu enträtseln. In einer Elektronenstrahlionenfalle wurden die Ionen bestrahlt, während die Photonenenergie durchgestimmt wurde. So war es erstmals möglich, das Verhältnis der Oszillatorenstärken unabhängig von Stoßprozessen zu messen. Das Ergebnis widerspricht Rechnungen der elektronischen Strukturen, die bisher für ausreichend genau gehalten wurden. So wird demonstriert, daß die Problematik bereits auf der Ebene der Elektronenwellenfunktionen auftritt und nicht primär in der Behandlung von Stoßprozessen oder Plasmaeffekten. Weiterhin wurden die Übergangsenergien von Resonanzen aus Fe13+, Fe14+, Fe15+ und Fe16+ zwischen 795 und 830 eV mit Unsicherheiten bis hinuter zu 240 meV gemessen, indem sie mit nahegelegenen Übergängen Wasserstoff-artiger Ionen verglichen wurden. Das neuartige Experiment weitet den für Laserspektroskopie zugänglichen Spektralbereich bis in die Röngten-Region aus und eröffnet neue Möglichkeiten für Grundlagenexperimente und Anwendungen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Crespo López-Urrutia, PD Dr. José Ramon
Date of thesis defense: 17 April 2013
Date Deposited: 18 Jul 2013 09:02
Date: 2013
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
530 Physics
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