HINWEIS: Die Vorlesung wird in englischer Sprache gehalten.

Erste Vorlesung am Mi., den 18.10.2023.

Vorlesungszeit: Mi. 11:15 - 12:45

Vorlesungsort: INF 227 / SR 3.404

Übungszeit: Mi. 12:45 - 13:30

Übungsort: INF 227 / SR 3.404

Übungseinteilung:  Online-Registrierung geschlossen

Informationen zur Vorlesung

Veranstaltungstyp: Vorlesung im Studiengang Master of Science (Physics) / MVSpec: Advanced Lecture on Special Topic (Atomic, Molecular and Optical Physics)

Studienfach bzw. Studiengänge: Master of Science (Physics)

Kontaktstunden: 3/Woche

Veranstaltungen: Vorlesung: Stored Charged Particles (2 SWS), Übung zur Vorlesung mit Hausarbeiten (1 SWS)

Kurze Beschreibung Die Vorlesung gibt einen Einblick in das aktuelle und spannende Gebiet der Präzisionsexperimente an gespeicherten und gekühlten Teilchen. Dabei werden deren Grundlagen im Detail diskutiert. Grundzustandseigenschaften von Kernen wie z.B. Spin, Ladungsradius, Masse und Lebensdauer sind wichtige Größen in der Atom- und Kernphysik. Gespeicherte Teilchen bieten einen idealen atomphysikalischen Zugang zur präzisen Bestimmung dieser Größen. Kühl- und Speichertechniken spielen daher eine immer bedeutendere Rolle.

Notwendige/nützliche Vorkenntnisse, Zielgruppe: Diese Vorlesung richtet sich an Bachelor- und Master-Studenten.

Nützliche Literatur: siehe bitte Literaturseite

Übungen oder Prüfungen: Übungen unter Einschluss von Hausarbeiten

Scheinkriterien: mindestens 50% der Übungspunkte und aktive Teilnahme an den Übungen

ECTS-Punkte: auf den Schein werden 4 ECTS-Punkte vergeben

Bemerkungen: Vorlesungsunterlagen werden auf der E-Learning-Plattform Moodle zur Verfügung gestellt. Über dieses Gebiet werden Master- und Doktorarbeiten vergeben.

Das Vorlesungsskript wird online auf der E-Learning-Plattform Moodle im pdf-Format zur Verfügung gestellt:

Moodle-Kurs

I Grundlagen
1. Ionen- und Atomstrahlerzeugung
2. Nachweisdetektoren
3. Kühlung von geladenen Teilchen
4. Grundlagen der Laserspektroskopie: Atomphysikalische Grundlagen
5. Speicherung von geladenen Teilchen in Paul- und Penningfallen
6. Speicherung von geladenen Teilchen in Speicherringen
7. Speicherung mittels Flugzeitspektrometern

II Präzisionsexperimente
8. Präzisionsmassenspektrometrie
9. Experimente mit Antimaterie / Standardmodell der Teilchenphysik
10. g-Faktor Experimente
11. Molekül- und Clusterexperimente in Speicherringen

III Zukunftsanlagen
12. Zukunftsexperimente

Es gibt kein Lehrbuch, das den kompletten Vorlesungstext abdeckt. Die u.a. Lehrbücher und Artikel können als Begleitmaterial benutzt werden. Zudem werden in der Vorlesung Originalveröffentlichungen und Review Artikel zitiert. Bei Bedarf stellen wir gerne die Literatur zur Verfügung.

Lehrbücher

• P. K. Ghosh - Ion Traps
  Clarendon Press, Oxford (1995)

• F.G. Major, V. Gheorge, G. Werth - Charged Particle Traps I
  Springer 2005.

• G. Werth, V. Gheorge, F.G. Major - Charged Particle Traps II
  Springer 2009.

• W. Demtröder - Laser spectroscopy
  Springer 1998.

• H.J. Metcalf, P. van der Straten - Laser Cooling and Trapping
  Springer 1999.

• F. Hinterberger - Physik der Teilchenbeschleuniger und Ionenoptik
  Springer 2008.

• K. Wille - The Physics of Particle Accelerators: An Introduction
  Oxford University 2000.

Artikel

• K. Blaum - High-accurcay mass spectrometry with stored ions
  Phys. Rep. 425 (2006) 1-78.

• R. Wester - Radiofrequency multipole traps: tools for spectroscopy and dynamics of cold molecular ions
  Journal of Physic B 42 (2009) 154001.

• M. Dahan et al. - A new type of electrostatic ion trap for storage of fast ion beams
  Review of Scientific Instruments 69 (1998) 76.

Übungseinteilung

Übungszeit: Mi. 12:45 - 13:30

Übungsort: INF 227 / SR 3.404

Übungseinteilung:  Online-Registrierung geschlossen

Übungsblätter

Ausgabe: mittwochs nach der Vorlesung, erster Termin: 25. Oktober 2023

Besprechung: in der Übung in der folgenden Woche. Jeder Student sollte vorbereitet sein, eine Übung vorzurechnen.

Webseite: Die Übungsblätter werden online auf der E-Learning-Plattform Moodle im pdf-Format zur Verfügung gestellt:
Moodle-Kurs

Übungsschein

Scheinkriterien: mindestens 50% der Übungspunkte und aktive Teilnahme an den Übungen

ECTS-Punkte: auf den Schein werden 4 ECTS-Punkte vergeben

Hier finden Sie ein paar ausgewählte Links zu Experimenten, die sich mit den in der Vorlesung behandelten Gebieten befassen. Die Liste ist auf keinen Fall vollständig und stellt nur eine kleine Auswahl dar.

Fallenexperimente

Massenmessungen an instabilen Kernen

• ISOLTRAP 
• SHIPTRAP 
• IGISOL  | JYFLTRAP 
• LEBIT 

Massenmessungen an stabilen Kernen

• proton/antiproton mass, … (G. Gabrielse et al.) 
• 3H/3He, 4He, proton/electron, … (R.S. Van Dyck et al.) 
• light stable nuclei, Rb, Cs … (D. Pritchard et al.) 
• SMILETRAP (highly charged ions) 

Zukunftsanlagen

• MATS 
• HITRAP 
• TITAN 
• LASPEC