Steffen Novotny MPI für Kernphysik, Heidelberg Physik am Samstagmorgen, 10. März 2007
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Steffen Novotny MPI für Kernphysik, Heidelberg
Physik am Samstagmorgen, 10. März 2007
Moleküle im Karussell
HD +CH+
H2O+
CH 2+
H3+CF+
H2+
Übersicht
Elektron trifft Molekül oder der Prozess der Dissoziativen
Rekombination
Ort: Im Karussell- der Speicherring im Einsatz
Was geht dort vor ? ...Der richtige Detektor für jedes Experiment
HD +CH+
H2O+
CH 2+
H3+CF+
H2+
Elektron trifft Molekül
Elektron
Molekülion
XY+
„Dissoziative Rekombination“
X
Y
Elektron trifft Molekül
Elektron
Molekülion
H2+
„Dissoziative Rekombination“
H
H
zum Beispiel: Wasserstoffmolekülion H2
+
Energieerhaltung Impulserhaltung Innere Energie
der Wasserstoffatome ?
Elektron trifft Molekül
Vorkommen der Dissoziativen Rekombination:
Interstellares Medium ... Orte der Sternentstehung
H H2 H2+ H3
+
e-
Elektron trifft Molekül
Vorkommen der Dissoziativen Rekombination:
Interstellares Medium ... Orte der Sternentstehung
Obere Atmosphäre... Nachthimmelleuchten
Elektron trifft Molekül
Vorkommen der Dissoziativen Rekombination:
Interstellares Medium ... Orte der Sternentstehung
diverse Plasmen ... Wiedereintritt von Raumschiffen
Obere Atmosphäre... Nachthimmelleuchten
Wie untersucht man diesen Prozess ?
Ionenfalle Vorteil: kalte Moleküle
Nachteil: Neutrale Bruchstücke fliegen überall hin!
Ausweg:
Der Speicherring – eine etwas andere, große „Ionenfalle“
Ort: Im Karussell
Unser Speicherring, der TSR:
Ort: Im Karussell
• Dipolmagnete halten Molekülionen in der Bahn
• Weltraumvakuum (10-14 bar = 0.000 000 000 000 01 bar)
• Molekülionen kommen mit 3 % Lichtgeschwindigkeit in den Ring
aus dem Beschleuniger und der Ionenquelle
lange Speicherzeiten (~Minuten) !
150 000 Runden pro Sekunde!
In 30 Sekunden zum Mond !
~ 10 m
Unser Speicherring, der TSR:
Ort: Im Karussell
• Molekül-Ionen bei Zimmertemperatur
Unser Speicherring, der TSR:
Ort: Im Karussell
• Reaktion im Flug
• Molekül-Ionen bei Zimmertemperatur
Elektronenquelle
IonenstrahlÜberlagerung desElektronenstrahls
X
Y
vX*
vY*
vX
vY
vIonen
Im Labor
Unser Speicherring, der TSR:
Ort: Im Karussell
• Reaktion im Flug
• Molekül-Ionen bei Zimmertemperatur
IonenstrahlÜberlagerung desElektronenstrahls
Detektor
~ cm
~ 12 m
Strahlenergie: ~ 1.000.000 eVfreiwerdende kinetische Energie: ~ 1 eVElektronenquelle
Einige unserer Detektoren:
Was geht dort vor ?
Einige unserer Detektoren:
Was geht dort vor ?
• Teilchenzähler zur Ratenmessung
Halbleiterdetektor
Rat
e
[cm
3 / s
]
Energie [meV ]Kann jedes Teilchen zählen !
Theorie
Experiment
300 K10 K
HD+ (2006)Faktor 10 !!
Einige unserer Detektoren:
Was geht dort vor ?
• 3D Abstandsmessung der Endprodukte
CCD KamerasDetektor
Einige unserer Detektoren:
Was geht dort vor ?
• 3D Abstandsmessung der Endprodukte
3D Abstand
Abstandauf
Detektor
t
Nanosekunden – Kamera System
Nanosekunden(0, 000 000 001 s)
Einige unserer Detektoren:
Was geht dort vor ?
• 3D Abstandsmessung der Endprodukte
3D Abstand
t
Abstandauf
Detektor 10
020
30
0 10 30- 30 - 20 - 10
20
v t [mm]
Abstandauf Detektor
[mm] CF+
v
angeregte Atomenicht angeregte Atome
Wie geht es weiter ?
Ionen à la Carte - Annemieke Petrignani
Moleküle im Karussell - Steffen Novotny
Eiskalt speichern - Robert von Hahn
Hier passiert alles bei KÄLTE !