Präzisionsmessung des magnetischen Moments des Elektrons in wasserstoffähnlichem Kohlenstoff

Abstract

In dieser Arbeit wird eine Messung des magnetischen Moments des Elektronsin wasserstoffähnlichem Kohlenstoff vorgestellt. Das Ergebnis derMessungen an einem einzelnen gespeicherten¹²C⁵⁺-Ionist: g = 2,001 041 596 4 (8)(6)(44). Der erste Fehler bezeichnet die statistischeUnsicherheit, der zweite Fehler die systematische Unsicherheit. Der letzteFehler resultiert aus der Unsicherheit des Verhältnisses der Massedes ¹²C⁵⁺-Ions und der des Elektrons. Die hohe Genauigkeitder Messung wurde durch die räumliche Trennung des Nachweises derAusrichtung des Spins und des Induzierens der spin-flips erreicht. DieMessung stellt die bisher genaueste Bestimmung eines atomaren g-Faktorsdar und bestätigt den theoretischen Wert der Göteborger Theoriegruppeauf 7*10^-9. Zusammen mit diesen Rechnungen verifiziert sie dieBound-State-QED-Korrekturen genauer als 1%. Somit ist der g-Faktor desin¹²C⁵⁺ gebunden Elektrons neben Messungen der Lambshiftin schweren hochgeladenen Ionen der genaueste Test der Bound-State-QED.<br>Wird auf die Richtigkeit der Berechnung des g-Faktors des gebundenenElektrons vertraut, kann folgender Wert für die atomare Masse desElektrons gewonnen werden: m_e= 0,000 548 579 912 8 (15) u.

In this work a measurement of the electron magnetic moment in hydrogen-like carbon is presented. The result measuredon a single stored ¹²C⁵⁺-Ionis: g = 2,001 041 596 4 (8)(6)(44). The first number in brackets is thestatistical uncertainty, the second one is the systematic uncertainty. The lastnumber results from the uncertainty of the ratio of the massof the ¹²C⁵⁺-ion and the electron. This high precision was archievedby separating the functions of inducing and detecting the spin-flips. Up to now the measurement isthe most precise determination of any atomic g-factor andverifies the theoretical value of ¹²C<sup>5+</ sup>,derived by the Göteborg theory group to 7*10^-9.Together with this theory value thebound-state-QED corrections are tested to 1%. So up to now the g-factor of the in¹²C⁵⁺ bound electron is besides measurements of the Lambshift inheavy highly charged ions the most accurate test of bound-state-QED effects.<br>If one trusts in the theoratical value, one can derive the following atomic mass of the electron: m_e= 0,000 548 579 912 8 (15) u.