eprintid: 14625
rev_number: 25
eprint_status: archive
userid: 418
dir: disk0/00/01/46/25
datestamp: 2013-03-06 14:48:23
lastmod: 2013-03-07 09:09:24
status_changed: 2013-03-06 14:48:23
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Wagner, Anke A.
title: The g-factor of the valence electron bound in lithiumlike silicon 28Si11+: The most stringent test of relativistic many-electron calculations in a magnetic field
title_de: Der g-Faktor des Valenzelektrons gebunden in lithiumähnlichem Silizium 28Si11+:
Der genaueste Test der relativistischen Mehrelektronen-Rechnungen in einem magnetischen Feld
subjects: 530
divisions: 851340
adv_faculty: af-13
keywords: hoch-geladene Ionen, Präzisionsexperiment, lithiumähnlich, Mehrelektronen System, relativistische Mehrelektronenrechnungen, Elektronenwechselwirkung, BS-QED
cterms_swd: g-Faktor
cterms_swd: Magnetisches Moment
cterms_swd: Ionenfalle
cterms_swd: Penning-Käfig
cterms_swd: Silicium
cterms_swd: Quantenelektrodynamik
abstract: Within this thesis the g-factor of the valence electron bound in lithiumlike silicon 28Si11+
has been measured with a relative precision of δg/g = 1.1x10−9. The determination of
the g-factor is based on a measurement of the free cyclotron and the Larmor frequency of
a single ion stored in a triple Penning trap setup. The free cyclotron frequency is determined
from the non-destructive measurement of the eigenfrequencies of the trapped ion.
To determine the Larmor frequency the continuous Stern-Gerlach effect is employed, which
couples the spin orientation to the axial mode. Thus, a spin flip manifests as a tiny frequency
jump of the axial frequency. The implementation of dedicated stabilization systems
for temperature and magnetic field minimized environmental influences on the ion. The presented
result gexp = 2.000 889 889 9(21) constitutes the most precise g-factor measurement of
a three-electron system to date. It is in excellent agreement with the theoretical prediction
gtheo = 2.000 889 909(51) and confirms the relativistic many electron calculations at the level
of 10−4. Since the sensitivity of this test is limited by the theoretical value, which is more
than order of magnitude less precise than the experimental result, any further improvement
of the theoretical uncertainty will directly improve the test of the relativistic many-electron
calculations.
abstract_translated_text: Im Rahmen dieser Arbeit wurde der g-Faktor des Valenzelektrons gebunden in lithiumähnlichem Silizium mit einer relativen Genauigkeit von δg/g = 1.1x10−9 gemessen. Die Bestimmung des g-Faktors erfolgt über eine Messung der freien Zyklotron- und der Larmorfrequenz eines einzelnen Ions gespeichert in einem dreifachen Penning-Fallensystem. Die freie Zyklotronfrequenz wird über den nicht-destruktiven Nachweis der Eigenfrequenzen des gespeicherten Ions bestimmt. Um die Larmorfrequenz zu bestimmen
wird der kontinuierlichen Stern-Gerlach Effekts angewendet, der die Spinrichtung an die axiale Bewegung koppelt. Eine Änderung der Spinrichtung kann somit über einen extrem kleinen axialen Frequenzsprung bestimmt werden. Der Einfluss von äußeren Einflüssen auf das Ion konnte durch geeignete Stabilisierungssysteme für Temperatur und Magnetfeld reduziert werden. Das vorgestellte Ergebnis gexp = 2.000 889 889 9(21) ist die bisher genaueste Bestimmung des g-Faktors eines drei-Elektronen-Systems. Es ist in hervorragender Übereinstimmung mit dem theoretischen Wert gtheo = 2.000 889 909(51) und bestätigt die relativistischen Mehrelektronen-Rechnungen auf einem Level von 10−4. Da die erreichte Genauigkeit des Tests durch den theoretischen Wert limitiert ist, welcher mehr als eine Größenordnung ungenauer ist als das experimentelle Ergebnis, wird jede weitere Verbesserung der theoretischen Unsicherheit direkt den erzielten Test der Mehrelektronen-Rechnungen verbessern.
abstract_translated_lang: ger
date: 2013
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00014625
ppn_swb: 1652150110
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-146256
date_accepted: 2013-02-07
advisor: HASH(0x564e1c347f98)
language: eng
bibsort: WAGNERANKETHEGFACTOR2013
full_text_status: public
citation:   Wagner, Anke A.  (2013) The g-factor of the valence electron bound in lithiumlike silicon 28Si11+: The most stringent test of relativistic many-electron calculations in a magnetic field.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/14625/1/Dissertation_AnkeWagner.pdf