Authors:	Alonso Otamendi, Joseba
Title:	Development of an experiment for ultrahigh-precision g-factor
Online publication date:	13-Mar-2007
Year of first publication:	2007
Language:	english
Abstract:	Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und dem Aufbau eines Experiments zur hochpräzisen Bestimmung des g-Faktors gebundener Elektronen in hochgeladenen Ionen. Der g-Faktor eines Teilchens ist eine dimensionslose Konstante, die die Stärke der Wechselwirkung mit einem magnetischen Feld beschreibt. Im Falle eines an ein hochgeladenes Ion gebundenen Elektrons, dient es als einer der ngenausten Tests der Quantenelektrodynamik gebundener Zustande (BS-QED). Die Messung wird in einem dreifach Penning-Fallen System durchgeführt und basiert auf dem kontinuierlichen Stern-Gerlach-Effekt. Der erste Teil dieser Arbeit gibt den aktuellen Wissensstand über magnetische Momente wieder. Der hier gewählte experimentelle Aufbau wird begründet. Anschließend werden die experimentellen Anforderungen und die verwendeten Messtechniken erläutert. Das Ladungsbrüten der Ionen - einer der wichtigsten Aufgaben dieser Arbeit - ist dargestellt. Seine Realisierung basiert auf einer Feld-Emissions-Spitzen-Anordnung, die die Messung des Wirkungsquerschnitts für Elektronenstoßionisation ermöglicht. Der letzte Teil der Arbeit widmet sich der Entwicklung und dem Aufbau des Penning-Fallen Systems, sowie der Implementierung des Nachweisprozesses. Gegenwärtig ist der Aufbau zur Erzeugung hochgeladener Ionen und der dazugehörigen Messung des g-Faktors abgeschlossen, einschließlich des Steuerprogramms für die erste Datennahme. Die Ionenerzeugung und das Ladungsbrüten werden die nächsten Schritte sein. This thesis is concerned with the design and construction of an experimental setup aiming to perform ultrahigh-precision g-factor measurements on a bound electron in highly-charged ions. The g-factor of a particle is a dimensionless constant which determines the strength of its interaction with a magnetic field. In the case of an electron bound to a highly-charged ion, it serves as one of the most stringent tests of bound-state quantum electrodynamics (BS-QED). The measurement is based on a triple-Penning-trap system and the continuous Stern-Gerlach effect. The first part of the thesis is devoted to the current knowledge on magnetic moments and motivates the techniques and experimental setup used during the work r described. As a major challenge to overcome, the charge breeding of the ions is dealt with in detail, along with the solution found, based on a field-emission-point array. The tools included allow for the measurement of ionization cross-sections by electron impact. The last part of the thesis is dedicated to the design and operation of the triple-Penning-trap setup and the detection schemes implemented. At present, all the experimental setup for the production of highly-charged ions and the corresponding g-factor measurement is completely finalized, including the control system needed for the first measurement stages, so the ion-creation and charge-breeding processes will be the next steps to be taken.
DDC:	530 Physik 530 Physics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-943
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-12793
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen