Optisch parametrischer Oszillator für die Molekülspektroskopie

• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440461823

Der hier beantragte optisch parametrischer Oszillator soll für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden:Forschungsprojekt I: Präzisionsmessung von Rotations-Vibrationsübergängen in Wasserstoff-MolekülionDie Präzisionsspektroskopie von Rotations-Vibrationsübergangsfrequenzen in Wasserstoff-Molekülionen eröffnet einen neuen Zugang zu mehreren Fundamentalkonstanten (Rydbergkonstante, Massenverhältnissen des Deuterons zum Proton, des Elektrons zum Proton, dem Proton-Ladungsradius, dem Deuteron-Ladungsradius, und dem Quadrupolmoment des Deuterons). Der optische parametrische Oszillator wird hier (i) zur internen Zustandspräparation von hetero- und homonuklearen Wasserstoff-Molekülionen benötigt, um (ii) mit einer neuartigen Methode nicht-destruktiv den Zustand von heteronuklearen Molekülionen auszulesen und (iii) Machbarkeitsuntersuchengen zu neuartigen (elektrisch-dipolverbotene) Übergängen durchzuführen.Die so gewonnenen Ergebnisse sind völlig unabhängig von den komplementären Messungen der Massen von Proton, Deuteron und Elektron mit Penningfallen, sowie von der Wasserstoff- und Deuterium-Spektroskopie. Somit stellt die Wasserstoff- Molekülionenspektroskopie eine wichtige Überprüfung dieser Messungen dar und verbessert die Konsistenz sowie voraussichtlich auch die Genauigkeit der Fundamentalkonstanten.Darüber hinaus sind Wasserstoff-Molekülionen auch Testsysteme, an denen neuartige Techniken erprobt werden können, die dann auf andere Molekülionen übertragen werden können.Forschungsprojekt II: Untersuchungen zu optischen Materialien für monolithische optische ResonatorenZukünftig sind systematische Messungen der optischen Absorption von Silizium-Kristallen im nahen und mittleren Infrarot-Bereich geplant (1,4 bis 4,0 µm, Emissionsbereich des beantragten optischen parametrischen Oszillators), sowohl bei Raum- als auch bei kryogenen Temperaturen. Ziel ist, Kristalle verschiedener Hersteller und zugehörige Wellenlängen zu identifizieren, die sehr geringe Absorptionsverluste aufweisen. Nachdem ein geeignetes Material identifiziert wurde, wird ein monolithischer Resonator entworfen, aufgebaut und unter geeigneten Vakuumbedingungen betrieben und charakterisiert.Ein passiver monolithischer Resonator eröffnet neue Möglichkeiten für die Fundamentalphysik. Er kann zum Nachweis eines zeitabhängigen (hypothetischen) fundamentalen Feldes benutzt werden, welches an die Feinstruktur-Konstante koppelt. Dunkle Materie könnte solche Felder enthalten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Optisch parametrischer Oszillator für die Molekülspektroskopie
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
• Leiter: Professor Stephan Schiller, Ph.D.