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Kontaktlose Reibung und das 3He-4He-Dimer - Untersuchungen mit dem Atomstrahlspinechospektrometer

Janke, Matthias

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Abstract

In dieser Arbeit wird zum ersten Mal die flugzeitaufgelöste Atomstrahlspinecho-Methode (SEToF) am 3He-Strahl systematisch getestet. Es wird gezeigt, dass diese Methode dem herkömmlichen Atomstrahlspinechverfahren überlegen ist. SEToF ermöglicht die nahezu vollständige Bereinigung von unpolarisiertem Untergrund und erreicht damit eine Polarisation nahe 100%. Die SEToF-Methode erweist sich als essentiell beim ersten experimentellen Beweis der Existenz des 3He-4He-Dimers. Dabei handelt es sich um das schwächst-gebundene aller bis dato bekannten Moleküle. Des Weiteren wird erstmalig eine Reibungskraft zwischen einem Atom und einer dielektrischen Oberfläche, die auf dem fluktuierenden Dipolmoment des Atoms beruht, nachgewiesen. Es stimmen nicht nur die gemessenen Reibungskoeffizienten mit den theoretisch vorhergesagten überein, sondern es konnte auch ihre Temperaturabhängigkeit qualitativ bestätigt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden sehr viele technologische Erneuerungen und Verbesserungen an der Apparatur vorgenommen. Diese wurden erst durch den Umzug des Physikalischen Instituts notwendig beziehungsweise sinnvoll. Einige dieser Innovationen werden in dieser Arbeit motiviert und dokumentiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden sehr viele technologische Erneuerungen und Verbesserungen an der Apparatur vorgenommen. Diese wurden erst durch den Umzug des Physikalischen Instituts notwendig beziehungsweise sinnvoll. Einige dieser Innovationen werden in dieser Arbeit motiviert und dokumentiert.

Translation of abstract (English)

In this thesis the time of flight resolved atomic beam spin echo method (SEToF) is applied to a 3He-beam for the first time and studied systematically. This method is shown to be superior to the usual atomic beam spin echo technique. With SEToF it is possible to almost completely remove unpolarized background and to reach a beam polarisation close to 100\%. The SEToF technique is shown to be crucial for the first experimental proof of the existence of the 3He-4He dimer. This dimer is the weakest bound van-der-Waals-molecule known to date. Furthermore, a drag force between an atom and a dielectric surface is detected originating from the fluctuating dipole moment of the atom. Not only the measured friction coefficients match their theoretical predictions perfectly, but our data also shows the correct temperature dependence. A great many technological renewals and improvements were installed in the apparatus during this thesis work. They have become necessary or sensible due to the relocation of the physics institute. A few of them are documented and motivated in this thesis.

Item Type: Dissertation
Supervisor: DeKieviet, Priv.-Doz. Dr. Maarten
Date of thesis defense: 20 April 2016
Date Deposited: 04 May 2016 09:18
Date: 2016
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
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