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datestamp: 2003-08-18 12:31:01
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status_changed: 2012-08-14 15:09:01
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Droujinina, Viola
title: On Quantum Reflection and The Casimir Effect : Application to atom-surface scattering
title_de: Quantenreflexion und Casimir-Effekt bei der Streuung eines Atoms an einer Oberfläche
ispublished: pub
subjects: ddc-530
divisions: i-130200
adv_faculty: af-13
keywords: QuantenreflexionAtom-surface scattering , Casimir-Effect , Quantum reflection
cterms_swd: Elastische Streuung
cterms_swd: Casimir-Effekt
cterms_swd: Quanteneffekt
abstract: Quantum reflection of the light, neutral and surface sensitive 3He-atom is a novel method for investigating long-range attractive atom-surface potentials. This thesis presents the detailed analysis of experimental data obtained with the Atomic Beam Spin Echo (ABSE) spectrometer by scattering 3He from a strongly disordered alpha-quartz dielectric surface and from an atomically rough  gold surface under grazing incidence. The data are interpreted in terms of the quantum reflection theory recently developed by Friedrich et al. The  quantum reflection coefficient is measured at energies from microeV down to neV and increases by approximately 5 orders of magnitude. The influence of surface disorder is modelled and properly taken into account. The parameters of the long-range attractive Casimir-van der Waals potential extracted from the  fits to the corrected data show excellent agreement with the values given in literature. The analysis of the reflection coefficient from alpha-quartz forms the first experimental confirmation of the high-energy asymptotic behavior determined by the non-retarded van der Waals potential. The scattering experiment on the 3He-Au(111) system represents the first quantitative measurement of the Casimir effect for the interaction of a single atom with a single conductive surface.
abstract_translated_text: Quantenreflexion des leichten neutralen und oberflächenempfindlichen 3He-Atoms ist eine neue Methode zur Untersuchung des langreichweitigen attraktiven Atom-Oberflächen-Potentials. In dieser Dissertationsschrift wird die detaillierte Analyse der experimentellen Daten präsentiert, die mit dem 3He-Spinecho-Spektrometer bei streifender Streuung des Atomstrahls von einer stark ungeordneten dielektrischen alpha-Quarzoberfläche und von  einer atomar rauhen Au-(111)-Oberfläche aufgenommen wurden. Die Daten werden im Rahmen der vor kurzem entwickelten Theorie von Friedrich et al. interpretiert. Der Quantenreflexionskoeffizient wurde bei Energien zwischen mikroeV und neV gemessen und nimmt um ca. 5 Grössenordnungen zu. Die Parameter des langreichweitigen attraktiven Casimir-van der Waals-Potentials, die aus den Datenanpassungen extrahiert wurden, stimmen hervorragend mit den Literaturwerten überein. Die Analyse des Reflexionskoeffizienten von der alpha-Quarzoberfläche im Grenzbereich hoher Energien bestätigt das asymptotische Verhalten, das durch das nicht-retardierte van der Waal-Potential bestimmt ist. Das Experiment am 3He-Au(111)-System stellt die erste quantitative Messung des Casimireffekts bei der Wechselwirkung eines Atoms mit einer Oberfläche dar.
abstract_translated_lang: ger
class_scheme: pacs
class_labels: 34.50. Dy, 34.20. Cf, 31.30. Jv
date: 2003
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00003722
ppn_swb: 164348947X
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-opus-37226
date_accepted: 2003-07-23
advisor: HASH(0x561a628bda80)
language: eng
bibsort: DROUJININAONQUANTUMR2003
full_text_status: public
citation:   Droujinina, Viola  (2003) On Quantum Reflection and The Casimir Effect : Application to atom-surface scattering.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/3722/1/dissertation1.pdf