Direct Bound-Electron g-Factor Difference Measurement of Coupled Ions at Alphatrap

Tim Sailer
2022
Zusammenfassung -Das Alphatrap Experiment ist ein kryogener Penningenfallen Aufbau mit dem Hauptziel, den g Faktor des an schwere Kerne gebundenen Elektrons zu messen. In dieser Arbeit werden die Ergebnisse von mehreren solcher Messungen präsentiert. Bei einer dieser, weist die Messung des g Faktors von 20 Ne 9+ eine 3𝜎 Diskrepanz zwischen Theorie und experimentellem Wert auf, die der als Eingangsparameter benötigten atomaren Masse von 20 Ne zugeschrieben wurde. Eine unabhängige Messung konnte
more » ... ürzlich die Abweichung der Masse bestätigen und damit die Diskrepanz gänzlich auflösen. Weiterhin kann eine Messung des g Faktors von 22 Ne 9+ dazu verwendet werden, die Genauigkeit der atomare Masse von 22 Ne um einen Faktor 8 gegenüber dem Literaturwert zu verbessern, wenn die theoretische Vorhersage des g Faktors als Eingangsparameter verwendet wird. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt jedoch auf der Entwicklung einer neuartigen Technik, welche, basierend auf der Kopplung zweier Ionen zu einem Ionenkristall, die bislang genauste Messung einer g Faktor Differenz ermöglicht. Diese Differenz, gemessen für die Isotope von 20 Ne 9+ and 22 Ne 9+ mit einer relativen Genauigkeit von 5.6 × 10 −13 bezüglich des g Faktors, verbessert die Genauigkeit der Isotopieverschiebung von g Faktoren um ungefähr zwei Größenordnungen. Basierend auf der Übereinstimmung mit der Theorie kann der quantenelektrodynamische Beitrag zum Kernrückstoß verifiziert werden. Alternativ kann das Ergebnis verwendet werden, um entweder die Genauigkeit der Ladungsradiendifferenz der Isotope um eine Größenordnung zu verbessern oder um Einschränkungen für neue Physik zu liefern, indem eine mögliche fünfte Kraft des Higgs-Portal Mechanismus limitiert wird.
doi:10.17617/2.3370290 fatcat:qbzntefjeza4ha2qikagnhride