Materie-Optik mit Edelgasmolekülen an Nanostrukturen

Abstract

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.