English Title: Kinematically complete and state-selective study on the ion-impact ionisation of lithium

Preview

PDF, German Download (8MB) | Terms of use

Abstract

Die Untersuchung stoßinduzierter atomarer Fragmentationsprozesse ermöglicht Einblicke in die Dynamik korrelierter Mehr-Teilchen-Systeme, deren theoretische Beschreibung bis heute eine der fundamentalsten Herausforderungen der Physik darstellt. Den sensitivsten Test theoretischer Modelle erlauben kinematisch vollständige Experimente, bei denen die Impulsbilanz aller beteiligter Teilchen vermessen wird. Bei der stoßinduzierten Ionisation von Helium wurden dabei überraschende Diskrepanzen zwischen Theorie und Experiment gefunden. In Rahmen dieser Arbeit wurde zum ersten Mal eine neuartige experimentelle Technik, ein sogenanntes MOTReMi, bestehend aus einem Reaktionsmikroskop (ReMi) in Kombination mit einer magneto-optischen Falle (MOT) zur Präparation und Kühlung des Targets, verwendet und erlaubt eine Verbesserung der Rückstoßionen-Impulsauflösung verglichen mit früheren Experimenten um den Faktor 2-3. Als Target wurde Lithium aufgrund seiner interessanten elektronischen Struktur gewählt. In den in dieser Arbeit durchgeführten Experimenten am Test-Speicherring TSR wurde die Einfachionisation von Lithium im Stoß mit 6 MeV Protonen sowie mit 24 MeV O8+ -Ionen studiert, was im Rahmen einer perturbativen Beschreibung einer sehr kleinen bzw. mittleren Störung entspricht. Dabei gelang es erstmals, vollständig differentiellen Wirkungsquerschnitte für ein Target anders als Helium zu vermessen, und darüber hinaus die Ionisation eines zustands-präparierten und polarisierten Targets zu untersuchen. Es wurden Charakteristika in den vollständig differentiellen Daten gefunden, die auf Eigenschaften der Anfangszustandswellenfunktionen des Targets zurückgeführt werden.

Translation of abstract (English)

Studies of collision-induced atomic fragmentation processes provide an insight into the dynamics of correlated many-body-systems, which theoretical description still represents one of the most fundamental challenges in physics. Kinematically complete experiments, where the momentum balance of all involved particles is measured, provide the most stringent test of theoretical models. In such experiments, surprising discrepancies between theory and experiment were found in the collision-induced ionisation of helium. In this work, a novel experimental technique, a so-called MOTReMi, consisting of a reaction microscope (ReMi) in combination with a magneto-optical trap (MOT), was assembled and could improve the recoil-ion momentum resolution compared of previous experiments by a factor of 2-3. Lithium was chosen as a target due to its interesting electronic structure. The experiments described here were carried out at the test storage ring TSR, and the single ionisation of lithium by 6 MeV protons as well as 24 MeV O8+ -ion impact was studied, corresponding to a very small and medium perturbation of the system. For the first time, fully differential cross sections for the ionisation of a target other than helium became accessible. Moreover, studies of the ionisation of a state-prepared and polarised target were possible. Characteristic structures are found in the fully differential data that can be traced back to properties of the wave functions of the initial state of the target.