Spinaufgelöste Elektron-Photon- und (e,2e)-Koinzidenz-Experimente an komplexen Atomen

• Applicant: Professor Dr. Georg Friedrich Hanne
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2003 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5410185

• Final Report Year: 2012

Final Report Abstract

Schwerpunkt der apparativen Entwicklung in diesem Projekt war neben der Weiterentwicklung aller Komponenten zur spinaufgelösten Untersuchung von Streuprozessen ein Multi-Detektor-System zum Nachweis einzelner Elektronen. Die Arbeiten an diesem Detektor waren erfolgreich und konnten in verschiedenen Untersuchungen eingesetzt werden. Im Laufe dieser Untersuchungen konnten eine Reihe von Fortschritten erzielt werden. So wurde zunächst die Rolle sogenannter „Propensity Rules“ für spinaufgelöste Stöße von Elektronen an komplexen Atomen näher untersucht und aufgeklärt. Die nicht mit semiklassischen Modellen zu erklärende Bahndrehimpuls-Orientierung von angeregten (63P1)-Hg-Atomen nach Vorwärtsstreuung-Streuung polarisierter Elektronen ist auf einen quantenmechanischen Interferenzeffekt zwischen Spinaustauschstreuung und direkter Anregung zurückzuführen, hervorgerufen durch die Spin-Bahn-Kopplung im Atom. Des Weiteren konnten wir zeigen, dass frühere Beobachtungen, nach denen auch die Anregung des (61P1)-Zustands von Hg-Atomen bei kleinen Streuwinkeln stark spinabhängig sein sollte, offenbar durch experimentelle Artefakte verursacht wurden und die von uns erzielten Ergebnisse in befriedigender Übereinstimmung mit allen denkbaren theoretischen Modellen sind. Fortschritte, aber auch noch unbefriedigende Verhältnisse bei der theoretischen Behandlung von spinaufgelösten Stoßprozessen von Elektronen mit komplexen Atomen wurden durch weitere Messungen an Pb-Targets (elastische Streuung) und Elektron-Photon-Koinzidenzen mit Hg-Targets im Vergleich mit theoretischen Arbeiten gezeigt. Insgesamt muss man konstatieren, dass es in den letzten etwa 40 Jahren unter maßgeblicher Beteiligung unserer Arbeitsgruppe in unserem Verständnis von Elektronenstoßprozessen insbesondere der zugrunde liegenden Spineffekte beachtliche Fortschritte gegeben hat. Nicht alle offenen Fragen sind jedoch geklärt. Es liegen aus dieser Zeit aber noch viele grundlegende experimentelle Ergebnisse vor, die zum theoretischen Fortschritt weiter beitragen sollten.

Publications

• Orientation of atomic outer shells excited by electron impact. (12th ISCPEAC, Königstein, Germany 2003) AIP Conference Proceedings 697 (2003) 181-187
  C. Herting and G. F. Hanne
  
• Validation of orientation propensities in electron-impact excitation of lead. J. Phys. B 36 (2003) 3877-3887
  C. Herting, G. F. Hanne, K. Bartschat, K. Muktavat, R. Srivastava and A. D. Stauffer
  
• Synopsis of the 12th International Symposium on Polarization and Correlation in Electronic and Atomic Collisions Physica Scripta Online 69 (2004) 6, C32
  F. Hanne
  
• Spin asymmetries in elastic and inelastic scattering from rubidium. J. Phys. B 38 (2005) 3359-3366
  W. E. Guinea, G. F. Hanne, M. R. Went, M. L. Daniell, M. A. Stevenson, K. Bartschat, D. Payne, W. R. MacGillivray and B. Lohmann
  
• (e,eγ)-Coincidence studies to determine spin-resolved Stokes parameters of the 185 nm emission line in mercury. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 39 (2006) 2403-2410
  G Außendorf, F Jüttemann, K Muktavat, L Sharma, R Srivastava, A D Stauffer, K Bartschat, D V Fursa, I. Bray, G F Hanne
  
• Spin-Resolved Collisions of Electrons with Atoms and Molecules in Photonic, Electronic and Atomic Collisions. (World Scientific, Fainstein et al Publ., 2006) 235-244
  G. F. Hanne
  
• Novel design of a compact “cylindrical mirror analyzer” array. Rev. Sci. Instrum. 79 (2008) 023304
  C. Herting, F. Jüttemann, Z. Petuker, S. Schmitter, and G. F. Hanne
  
• Spin-resolved electron-impact excitation of the 6s6p (J=1) states in mercury. Phys. Rev. A 79 (2009) 042712
  F. Jüttemann, G. F. Hanne, O. Zatsarinny and K. Bartschat
  
• Spinasymmetry function for elastic electron scattering from lead atoms in the energy range 11–14 eV. Phys. Rev. A 80 (2009) 06271
  V. Hamelbeck, G. F. Hanne, O. Zatsarinny, K. Bartschat, R. K. Gangwar and R. Srivastava
  
• Angle-differential Stokes parameters for spin-polarized electron-impact excitation of the Hg 6s6p 3P1 state at 25-eV scattering energy. Phys. Rev. A 81 (2010) 012705
  F. Jüttemann, G. F. Hanne, O. Zatsarinny, K. Bartschat, R. Srivastava, R. K. Gangwar and A. D. Stauffer
  
• Intermediate-coupling phenomena in electron-impact excitation of Hg atoms. J. Phys: Conf. Series 212 (2010) 012011
  G. F. Hanne