Transferionisation in schnellen H+-H2-Stößen
Final Report Abstract
Wie beantragt wurde mittels der COLTRIMS-Technik eine Serie von Experimenten zur Transferionisation: Aq+ + H2 → A(q-1)+ + H+ + H+ + e- mit unterschiedlichen Projektilen (D+ und He+) durchgeführt. Aus Experimenten an Helium-Targets und einer engen Zusammenarbeit mit Theoretikern wussten wir, dass zwei Prozesse, der unabhängige Zweistufenprozess (TS2) und der korrelierte shake-off (SO) zur Transferionisation bei der hier betrachteten Projektilgeschwindigkeit von vp=2,5 a. u. beitragen. Während die Elektronenemission beim TS2 durch einen binären Stoß mit dem Projektil hervorgerufen wird und in Vorwärtsrichtung zeigt, sollten Elektronen, die dem SO entstammen entgegen der Projektilstrahlrichtung emittiert werden. Diese stellen ein Abbild des Anfangszustandes dar und belegen die Existenz höherer Drehimpulsbeiträge in der Grundzustandswellenfunktion, die sog. nicht-s2-Beiträge. Uns ist es, wie im Antrag beschrieben, gelungen diese Reaktion kinematisch vollständig zu vermessen. Beide Protonen, das umgeladene Projektil und das emittierte Elektronen wurden in Koinzidenz gemessen. Es gibt zwei zentrale Ergebnisse: a) Die bekannte Signatur, die Emission von Elektronen entgegen der Flugrichtung der Projektile wurde nun auch für H2 erstmals beobachtet. Demnach sollten auch im H2 die nicht-s -Beiträge (Anteile höherer Drehimpulse) zum Grundzustand beitragen. b) Darauf aufbauend untersuchten wir deren Abhängigkeit von den molekularen Freiheitsgraden, der räumlichen Orientierung und dem internuklearen Abstand. Bezüglich der Relevanz von SO und TS2 zum gesamten Transferionisationswirkungsquerschnitts wurden starke Einflüsse gefunden: Für eine parallele Orientierung des Moleküls zur Strahlachse ist der SO-Beitrag maximal bzw. der des TS2 minimal. Für eng gebundene Moleküle war der SO-Anteil minimal (bzw. der des TS2 maximal) und stieg (bzw. fiel) mit zunehmender Molekülgröße kontinuierlich an (ab).
Publications
- Ion impact induced Interatomic Coulombic decay in neon and argon dimers. Phys. Rev. A, 88, 042707, 2013 (9 pages)
H.-K. Kim, H. Gassert, M. S. Schöffler, J. N. Titze, M. Waitz, J. Voigtsberger, F. Trinter, J. Becht, A. Kalinin, N. Neumann, L. Ph. H. Schmidt, O. Jagutzki, A. Czasch, H. Merabet, H. Schmidt-Böcking, T. Jahnke, A. Cassimi and R. Dörner
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevA.88.042707) - Transfer ionization and its sensitivity to the ground-state wave function. Phys. Rev. A, 87, 032715, 2013 (6 pages)
M. S. Schöffler, O. Chuluunbaatar, Yu. V. Popov, S. Houamer, J. Titze, T. Jahnke, L. Ph. H. Schmidt, O. Jagutzki, A. G. Galstyan and A. A. Gusev
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevA.87.032715) - Two-dimensional electron momentum distributions for transfer ionization in fast proton-helium collisions. Phys. Rev. A, 88, 042710, 2013 (7 pages)
M. S. Schöffler, O. Chuluunbaatar, S. Houamer, A. Galstyan, J. N. Titze, L. Ph. H. Schmidt, T. Jahnke, H. Schmidt-Böcking, R. Dörner, Yu. V. Popov, A. A. Gusev and C. Dal Cappello
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevA.88.042710) - Transfer excitation reactions in fast proton-helium collisions. Phys. Rev. A, 89, 032707, 2014 (9 pages)
M. S. Schöffler, H.-K. Kim, O. Chuluunbaatar, S. Houamer, A. G. Galstyan, J. N. Titze, T. Jahnke, L. Ph. H. Schmidt, H. Schmidt-Böcking, R. Dörner, Yu. V. Popov and A. Bulychev
(See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevA.89.032707)
