Englische Übersetzung des Titels: Investigation of many particle dynamics in collisions of 200 keV H^- on Helium and setup of a cold atomic hydrogen-target for ionization experiments

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Abstract

Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die simultane Ionisation von Projektil und Target im Stoß eines He-Targets mit einem H^- -Projektil bei einer Projektilenergie von 200 keV kinematisch vollständig untersucht. Die emittierten Elektronen und das Targetion wurden koinzident und impulsaufgelöst über den vollen Raumwinkel detektiert. Durch Vergleich der experimentellen Daten sowohl mit theoretischen Vorhersagen als auch mit aktuellen Elektronenstoßexperimenten konnte gezeigt werden, dass die Ionisation des Targets durch eine Wechselwirkung mit dem nur schwach gebundenen aktiven Elektron des H^- -Projektils erfolgt und damit alle Merkmale einer reinen Elektronenstoßionisation aufweist. Es zeigte sich aber auch, dass die zugrunde liegende Dynamik, bei der mindestens vier Teilchen aktiv beteiligt sind, zu komplex ist um alle Aspekte theoretisch befriedigend zu beschreiben. Die Emissionscharakteristik des Projektil-Elektrons wird von keiner Rechnung korrekt wiedergegeben. Im zweiten Teil der Arbeit wurde ein Target aus kaltem atomarem Wasserstoff für Ion-Atom Experimente entwickelt und aufgebaut. Da es sich bei atomarem Wasserstoff um das einfachste Atom handelt dessen elektronische Zustände analytisch exakt berechnet werden können, wird es damit erstmals möglich sein die Dynamik des Drei-Körper Systems im Ion-Atom Stoß experimentell zu untersuchen.

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

In the first part of this work the mutual ionization of target and projectile in collision of a He-target with an H^- -projectile at 200 keV was investigated in a kinematically complete experiment. The emitted electrons as well as the target ion were detected in coincidence with the ionized projectile. This experiment represents the most detailed measurement of fully differential cross sections for mutual ionization. It could be shown in comparison with theoretical predictions and latest (e,2e) experiments, that the ionization of the target can be described in terms of a pure electron-electron interaction. On the other hand, the ionization of the H^- -projectile revealed large discrepancies between theories and the performed experiment. None of the existing theories can describe the properties of this four-body system in order to account for the behaviour of the electrons emitted from the H^- -projectile. In the second part of this work a target of cold atomic hydrogen was developed and built up. Since atomic hydrogen is the simplest atom, which can be described analytically, it is now possible for the first time to study experimentally the dynamics of three-body systems in detail using ion-atom collisions.