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Max-Planck-Gesellschaft Max-Planck-Institut für Kernphysik Universität Heidelberg
Abteilung für gespeicherte und gekühlte Ionen
 
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Master- und Bachelorarbeiten

Arbeiten innerhalb des PENTATRAP-Projekts am MPIK

PENTATRAP-Magnet
PENTATRAP-Penningfallensystem

PENTATRAP ist ein hochpräzises Penningfallen-Massenspektrometer zur Messung von Massenverhältnissen hochgeladener Ionen mit einer relativen Unsicherheit unter 10-11. Diese einzigartige Präzision erlaubt z. B. Beiträge zur Neutrinoforschung (Physik jenseits des Standardmodells), einen direkten Test von E=mc2 und Tests der QED-Theorie in starken Feldern.

Um diese hohe Präzision zu erreichen, ist PENTATRAP mit einem supraleitenden 7 Tesla-Magneten ausgestattet, der einen Turm aus fünf zylindrischen Penningfallen und Verstärkerelektronik in einer Ultrahochvakuum-Umgebung bei 4 Kelvin enthält. Zur Bestimmung der Masse eines Ions verwenden wir dessen Zyklotronbewegung in einem starken Magnetfeld. Die Zyklotronfrequenz ωc=q/m·B wird mittels Nachweis des Spiegelstroms gemessen, der in den Fallenelektroden durch ein einzelnes gespeichertes Ion induziert wird. Die fünf Penningfallen erlauben uns die Kompensierung systematischer Fehler durch den Wechsel der Ionen zwischen den Fallen bei gleichzeitiger Überwachung des Magnetfeldes.

Wir suchen zurzeit Bachelor- und Masterstudenten für verschiedene Projekte, die Verbesserungen und komplett neue Entwicklungen kryogener Nachweissysteme beinhalten. Die Themen für Bachelor- und Masterarbeiten schließen Folgendes ein (ohne darauf beschränkt zu sein):

  1. Entwurfstudie eines kryogenen Schalters: Ihre Aufgabe ist die Entwicklung und Anfertigung kryogener Schalter in Zusammenarbeit mit unserer Werkstatt. Sie werden diese selbstgebauten Geräte und auch kommerziell erhältliche Schalter in einer speziellen 4K-Umgebung (Kryostat) testen.

  2. Entwicklung eines einzelnen Resonator-Zyklotron-Nachweissystems für mehrere Penningfallen: Zu Ihren Aufgaben zählen der Entwurf, die Anfertigung und der Test der neuen Resonator-Spule, der speziellen Elektronik sowie des Schaltersystems (siehe Projekt 1) in einer 4K-Umgebung (Kryostat). Am Ende werden Sie Ihr System in PENTATRAP integrieren und das Nachweissystem mit gespeicherten Ionen testen.

  3. Charakterisierung einer ultrastabilen Spannungsreferenz und/oder Entwicklung alternativer Spannungsreferenzen: Zusätzlich zur Charakterisierung der aktuellen Spannungsreferenz unserer ultrastabilen Spannungsquelle StaRep (die die Potentiale für unsere Fallenelektroden liefert) können Sie eine komplett neue Spannungsreferenz entwickeln, die auf unseren und Ihren Ideen basiert. Diese können Sie mit Hilfe unserer Elektronikabteilung aufbauen.

Für die meisten der beschriebenen Aufgaben ist großes Interesse an Programmierung und/oder am Entwurf elektronischer Schaltungen wünschenswert.

Falls Sie an einem dieser Themen interessiert sind, kontaktieren Sie uns einfach! Wir zeigen Ihnen sehr gerne unsere Labors und Experimente.

Kontakt:
Klaus Blaum ()