Materie-Optik mit Edelgasmolekülen an Nanostrukturen
Matter Optics with Noble Gas Molecules and Nanostructures
Werner Martin Stoll
Doctoral thesis
Date of Examination:
2003-12-18
Date of issue:
2004-01-26
Advisor:
Hegerfeldt, Gerhard C. Prof. Dr.
Referee:
Schönhammer, Kurt Prof. Dr.
Referee:
Salditt, Tim Prof. Dr.
Referee:
Lauterborn, Werner Prof. Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B551-4
Files in this item
Name:
stoll.pdf
Size:
1,7 MB
Format:
PDF
Description:
Dissertation
Abstract
English
The advance of matter optics, thus the coherent scattering of an atom or molecule beam from a nanostructured grating, recently gave conclusive evidence for the extremely weakly bound diatomic and triatomic van der Waals clusters of helium in a precision experiment. A quantum mechanical multi-channel many-body scattering theory, as it is presented and extended in this work, is essential for the quantitative description of such an experiment. In order to enhance the resolution of the most recent measurements the grating was tilted with respect to the incident beam. At first, the asymmetry of the diffraction pattern caused by this was theoretically studied for the case of atom diffraction. Subsequently, the ground state of the helium trimer was investigated and its bond length determined to be about 1 nm. Another part of this work considers inelastic diffraction and shows, using small hydrogen dimers as an example, that matter optics allows, in principle, for the spectroscopy of weakly bound clusters.
Keywords: Matter Optics; Few-Body Systems; Noble gas clusters; Helium; Spectroscopy
Other Languages
Die Weiterentwicklung der Materie-Optik, also der kohärenten Streuung eines Strahls von Atomen oder Molekülen an einem nanostrukturierten Gitter, zu einem Präzisionsexperiment erlaubte kürzlich unter anderem den Nachweis der extrem schwach gebundenen zwei- und dreiatomigen van der Waals-Cluster von Helium. Erst eine quantenmechanische Mehrkanal-Mehrteilchen-Streutheorie, wie sie in der Arbeit vorgestellt und erweitert wird, ermöglicht das quantitative Verständnis eines solchen Experimentes. Um die experimentelle Auflösung zu verbessern, wurde der Teilchenstrahl in jüngsten Messungen unter einem vom Lot abweichenden Winkel auf das Gitter gerichtet. Die dadurch verursachte Asymmetrie des Beugungsbildes wurde zunächst für den Fall der Atombeugung theoretisch studiert. Anschließend konnte erstmals der Grundzustand des Helium-Trimers untersucht und seine Bindungslänge zu 1 nm bestimmt werden. Ein weiterer Teil der Arbeit befaßt sich mit inelastischer Beugung und zeigt am Beispiel kleiner Wasserstoff-Dimere, daß die Materie-Optik prinzipiell Spektroskopie schwach gebundener Cluster ermöglicht.
Schlagwörter: Materie-Optik; Few-Body Systems; Edelgascluster; Helium; Spektroskopie; 530 Physik
