Lasermetrologiesystem

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 559259153

Wissenschaftler der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf beabsichtigen mit dem beantragten System Präzisionsmessungen von Rotations-Vibrationsübergängen von gespeicherten, kalten Wasserstoff-Molekülionen durchzuführen. Dabei sollen alle Isotopologe - homonukleare (H2+, D2+, T2+) und heteronukleare (HD+, HT+, DT+) - untersucht werden. Die Messungen dienen sowohl zur Bestimmung der Kernradien und der Massen der einfachsten Kerne, als auch der Suche nach bzw. dem Ausschluss von zusätzlichen Kräften zwischen Elektron und Baryonen oder zwischen Baryonen, die aufgrund der Dunklen Materie existieren könnten. Mit dem beantragten Laser-Metrologie-System sollen folgende neue Arbeitsrichtungen verfolgt werden: (1) Erhöhung der Genauigkeit der Vibrationsspektroskopie von HD+ und H2+ um mehrere Größenordnungen in den 1E-15-Bereich; (2) erstmalige Vibrations-Spektroskopie von D2+, T2+, HT+, DT+, bis hin zu Unsicherheiten von ca. 1E-14; (3) Spektroskopie von H2+, das einfachste Molekül überhaupt, in einer Penning-Dehmelt-Falle, bis hin zu 1E-15 Unsicherheit. Die Untersuchungen an H2+ dienen auch als Vorstufe für die Präzisionsspektroskopie von Anti-H2+, bestehend aus einem Positron und zwei Antiprotonen. Eine solche Spektroskopie würde einen hochgenauen Test der CPT-Invarianz ermöglichen. Anti-H2+ könnte in mittlerer Zukunft am CERN verfügbar werden, weshalb Voruntersuchungen am äquivalenten H2+ unabdingbar sind. Die beabsichtigten Projekte erfordern eine weit abstimmbare leistungsstarke Dauerstrich-Spektroskopie-Laserquelle, die im mittleren Infrarot-Spektralbereich (2,5 - 3,9 Mikrometer) emittiert, und extrem schmalbandig ist. Außerdem muss die Frequenz der Lichtwelle auf 15 Stellen stabil gehalten und auch vermessen werden können. Daher wird hier ein Dauerstrich-optisch-parametrischer Oszillator beantragt, der auf einen Frequenzkamm phasenstabilisiert wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Lasermetrologiesystem
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
• Leiter: Professor Stephan Schiller, Ph.D.