Development of an experiment for ultrahigh-precision g-factor
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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.