Korrelationseffekte und Quantenchaos in doppelt angeregtem Helium

• Applicant: Dr. Ralph Püttner
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2003 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5393070

• Final Report Year: 2007

Final Report Abstract

Im Rahmen dieses Projekts wurden verschiedene Aspekte der Doppelanregungszutände in Helium untersucht. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf dem totalen Photoionisationswirkungsquerschnitt direkt unterhalb der Doppelionisationsschwelle, da in diesem Bereich Signaturen des Quantenchaos erwartet werden. Hierzu wurde der Photoionisationswirkungsquerschnitt im Energiebereich von 78,06 bis 78,76 eV vermessen und mit theoretischen Ergebnissen des Kooperationspartners D. Gelände aus Paris verglichen. Hierbei wurde festgestellt, dass das Spektrum jeweils von einer einzigen Rydbergserie dominiert wird. Die Stabilitätseigenschaften der klassischen Heliumkonfigurationen eZe und Zee (d.h. 1-dimensionales Helium, bei dem die beiden Elektronen auf unterschiedlichen bzw. auf der gleichen Seite des Kerns sind) zeigen einen großen Einfluss auf die Existenz von approximativen Quantenzahlen. Hieraus konnte abgeleitet werden, dass der Photoionisationswirkungsquerschnitt von 3-dimensionalem Helium qualitativ mit dem von 1-dimensionalem Helium verglichen werden kann. Darüber hinaus wurden statistische Untersuchungen zu den Abständen zwischen nächsten Nachbarn, den Linienbreiten und den Fanoparametern der Resonanzen durchgeführt, wobei mit ansteigender lonisationsschwelle, IN, immer deutlicher Verteilungen gesehen wurden, die typisch für ein chaotisches System sind. Ebenfalls wurden experimentelle und theoretische Untersuchungen zu den partiellen Wirkungsquerschnitten und Winkelverteilungsparametern durchgeführt. Hierbei wurde gezeigt, dass diese Wirkungsquerschnitte und Winkelverteilungsparameter geeignet sind, Resonanzen nachzuweisen, die in totalen Photoionisationswirkungsquerschnitt nicht zu beobachten sind. Diese Daten erlauben auch kritische Tests von Modellen, die herangezogen werden können, um die starke Elektronenkorrelation in Helium zu verstehen. Für ein Isotopengemisch von 3He und 4He wurde der totale Photoionisationsquerschnitt unterhalb der lonisationsschwelle I2 mit sehr hoher Auflösung vermessen. Hierbei wurde eine IsotopieVerschiebung von 3,06 ± 0,06 meV beobachtet, die mit dem normalen und spezifischen Masseneffekt erklärt werden konnten. Mit Hilfe der unterschiedlichen Dopplerverbreiterungen für 3He und 4He wurde die Auflösungsfunktion des verwendeten Monochromators exakt bestimmt und daraus wertvolle Erkenntnisse für das Zustandekommen dieser Funktion bei sehr hoher Auflösung gewonnen. Es wurden auch erste Schritte für den Aufbau einer Quelle für metastabiles Helium unternommen, um damit insbesondere die 3P° Doppelanregungszustande vermessen und die experimentellen Ergebnisse mit vorhandenen theoretischen Ergebnissen vergleichen zu können.

Publications

• Double-excitation resonances in helium: Experiment. Resonances - from Physics to Mathematics and back, International Workshop, Dresden, Januar 2004
  Günter Kaindl
  
• Isotope shifts of double-excitation states in helium. Phys. Rev. A 69, 052703 (2004)
  Y. H. Jiang, R. Püttner, M. Martins, R. Follath, J. M. Rost und G. Kaindl
  
• Partial cross sections of doubly excited helium below the ionization threshold I7. Phys. Rev. A 69, 042706 (2004)
  Y. H. Jiang, R. Püttner, R. Hentges, J. Viefhaus, M. Poiguine, U. Becker, J. M. Rost und G. Kaindl
  
• Partial cross sections and ß-parameters of doubly excited helium. 69. Jahrestagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, Berlin, März 2005
  Ralph Püttner
  
• Quantum Signatures of Chaos in Doubly Exited Helium. International Workshop on Photoionization, Campinas, Brasilien, Juli 2005
  Yuhai Jiang
  
• Theoretical photoionization partial cross sections and angular distribution parameters of doubly excited helium. J. Phys. B 38, 2157 (2005)
  Y. H. Jiang, R. Püttner und G. Kaindl
  
• Doubly excited helium: from strong correlation to chaos. Dissertation, Freie Universität Berlin, Fachbereich Physik, Mai 2006
  Yuhai Jiang
  
• Partial photoionization cross sections of doubly excited helium below the ionization thresholds I8 and I9. J. Phys. B 39, L9 (2006)
  Y. H. Jiang, R. Püttner, R. Hentges, J. Viefhaus, M. Poygin, C. Cacho, U. Becker, J. M. Rost und G. Kaindl
  
• Signatures of Quantum Chaos in Doubly Exited Helium. 14th International Symposium on Polarization and Correlation in Electronic and Atomic Collisions, Königstein, Deutschland, August 2007
  Ralph Püttner