Abstracts

EAS 24 - Arbeitstagung vom 17. - 21. Februar 2003
Dariusz Banas, GSI Darmstadt
Exclusive production of the n=2 S-states in He-like uranium
In the presented experiment we concentrate on the process of K-shell ionization in 378 Mev/u U 8 9+ −→
N2 collision. The obtained spectra are entirely governed by an intense single L −→ K transition and a
broad continuum distribution. Since we are dealing with He-like uranium produced by K-shell vacancy
production of the Li-like species, the broad continuum can be explained by the two-photon decay (2E1) of
the [1s1/2, 2s1/2] 1 S 0 level. Consequently, the single Kalpha line observed arises exclusively from the M1
decay of the [1s1/2, 2s1/2] 3 S 1 state. To the best of our knowledge, no other process occurring in high-Z
ion-atom collisions is known with such a high state selectivity. This also means that the 2S-electron stays
passive during a collision leading to K-shell ionization because no decay from the neighboring excited
P-states is observed. This effect gave us also the unique possibility to measure distorted lines from decay
of the n=2 S-states in He-like uranium.
Imre F. Barna, MPIPKS Dresden
Optimised short laser pulses for helium transitions
We used our coupled-channel code with the genetic algorithm to optimise the shape of short intense laser
pulses for different helium transitions.
Thomas Baumert, Uni Kassel
Bound molecular and free electron wave-packets in intense laser fields
M. Wollenhaupt, A. Assion, D. Liese, Ch. Sarpe-Tudoran and T. Baumert
Bound molecular wave-packets:
Time resolved photoelectron spectroscopy in combination with femtosecond pump-probe and molecular
beam techniques is used to map the vibrational wave packet motion of a dimer (Na2) along the internuclear
coordinate with sub-Angström spatial and femtosecond temporal resolution. Using intense laser
pulses the influence of high laser fields on the molecular potential is detected sensitive to the internuclear
distance.
Free electron wave-packets:
Interferences of free electron wave packets generated by a pair of identical, time-delayed, femtosecond
laser pulses which ionise excited atomic potassium are observed. Two different schemes are investigated:
threshold electrons produced by one-photon ionization with parallel laser polarization and Above Threshold
Ionization (ATI) electrons produced by a two-photon transition with crossed laser polarization. The
results show that the temporal coherence of light pulses is transferred to free electron wave packets thus
opening the door to a whole variety of exciting experiments.
Ilya Bednyakov, TU Dresden
QED theory of transition probabilities and line profiles in highly charged ions
L.N. Labzowsky, A. Prosorov, A. V. Shonin, I. Bednyakov,G. Plunien, G. Soff
A rigorous QED theory of the spectral line profiles is applied to transition probabilities in few-electron
highly charged ions. Interelectron interaction corrections are included as well as radiative corrections.
Parity nonconserving (PNC) amplitudes with effective weak interactions between the electrons and nucleus
are also considered.
The full QED theory for the transition probabilities is based on the S-matrix approach or via employing
the two-time Green function approach.
We apply the most general QED line profile approach to the derivation of expressions for transitions
probabilities in HCI with radiative, interelectron interactions and weak interaction corrections.
Sebastian Böhm, Strahlenzentrum Uni Giessen
Präzisionsspektroskopie an berylliumartigen Xe50+ Ionen
Hochangeregte autoionisierende Rydbergzustande, wie sie bei der dielektronischen Rekombination (DR)
auftreten, eignen sich für Präzisionsspektroskopie, insbesondere von sehr schweren hochgeladenen Ionen.
Aufgrund des groen Überlapps der elektronischen Wellenfunktion mit dem Atomkern ist man dabei, u.
a. sensitiv auf QED-Beiträge zur Bindungsenergie und auf den Ladungsradius des Atomkerns. Daher
stellen Messungen der Isotopieverschiebung mit Hilfe der DR von schweren Wenig-Elektronen-Systemen
1

eine neuartige und vielseitige Alternative zu den Laserspektroskopischen Untersuchungen an niedriggeladenen
bzw. atomaren Isotopen dar. Im Rahmen unseres aktuellen Forschungsprojektes wurden erste
Messungen zur DR mit Be-ähnlichem 136Xe50+ am Speicherring ESR der GSI durchgeführt. Die experimentelle
Auflösung und Präzision von DR Messungen an Speicherringen sind bei niedrigen Relativenergien
am größten. Vor diesem Hintergrund ist Xe50+ ein äußerst interessanter Kandidat für Messungen zur
Isotopieverschiebung, da DR Resonanzen der 1s22s2p(1P1)8lj-Konfiguration bei Resonanzenergien unterhalb
von 1 eV auftreten. Darüberhinaus besitzt Xenon eine lange Reihe stabiler Isotope.
Harald Bräuning, Strahlenzentrum Uni Giessen
Ladungsändernde Stöße zwischen zwei Fulleren-Ionen
Stöße mit Fullerenen und Fullerenionen fanden vielfältige Beachtung in den letzten Jahren. In diesem
Beitrag werden absolute Wirkungsquerschnitte für den Elektronentransfer in Stößen einfach geladener C + 60
Ionen mit He2+ und C 2+
60 Ionen vorgestellt. Für die nicht resonante Reaktion mit He2+ ergibt sich ein ab-
fallender Wirkungsquerschnitt im untersuchten Energiebereich von 50-220 keV im Schwerpunktssystem.
Die Reaktion mit C 2+
60 ist resonant und keine signifikante Abhängigkeit von der Schwerpunktsenergie im
Bereich von 25-70 keV wurde beobachtet. Der Wirkungsquerschnitt für diese Reaktion wird verglichen
mit Daten für den Doppel-Elektronentransfer in C 3+
60 +C60 (Shen et al., Phys.Rev.A 52 (1995) 3847) sowie
dem Elektroneneinfang in C + 60 +C60 (F.Rohmund und E.B.Campbell, J. Phys. B. 30 (1997) 5293).
Carsten Brandau, Strahlenzentrum Uni Giessen
Messungen von KLL-Resonanzen in der dielektronischen Rekombination von H-ähnlichem
Xe 53+
Hjalmar Bruhns, MPI Heidelberg
Fortschritte der Heidelberg-EBIT
H. Bruhns, J.R. Crespo Lpez-Urrutia, V. Mironov, M. Trinczek, A.J. Gonzlez Martinez, R. Soria, H.
Tawara, J. Braun and J. Ullrich
In der Heidelberg-EBIT (Electron Beam Ion Trap) werden Ionen in höchste Ladungszustände gebracht
und stehen in der Falle für präzise spektroskopische Messungen im sichtbaren, UV- und Röntgenbereich
zur Verfügung. Die Extraktion von Ionen aus der EBIT wurde mit Argon getestet. Dabei wurden
Ionen bis hinauf zu Ar18+ in eine Beamline überführt, so dass die EBIT nun anderen Experimenten
als Quelle für hochgeladene Ionen dienen kann. Ein speziell für die Heidelberger EBIT entworfenes
Röntgenspektrometer wurde kürzlich fertiggestellt und wird derzeit getestet. Weiterhin wurde eine Laser-
Ionenquelle, durch welche eine unkomplizierte Untersuchung beliebiger Festkörperelemente möglich wird,
aufgebaut und ihre Funktionstüchtigkeit bestätigt.
Andreas Diehl, Strahlenzentrum Uni Giessen
Resonanter Ladungstransfer in Li(2+) - Li(3+)-Stößen
A. Diehl, H. Bräuning, R. Trassl, A. Theiss, H. Kern, E. Salzborn
In ersten Experimenten wurden die Ladungstransferreaktionen Li(2+) + Li(3+) -¿ Li(3+) + Li(2+) sowie
Li(2+) + He(2+) -¿ Li(3+) + He(+) für Schwerpunktsenergien im Bereich 20- 48keV bzw. 86-138 keV untersucht.
Vorläufige totale Wirkungsquerschnitte werden vorgestellt und experimentelle Schwierigkeiten
diskutiert. Erste Vergleiche mit Rechnungen von Lüdde et al. sind vielversprechend. Weiterhin soll ein
Ausblick auf winkeldifferentielle Messungen am System Li(2+) + Li(3+) gegeben werden.
Alexander Dorn, MPI Heidelberg
Appearance and disappearance of second Born effects in the (e,3e) reaction on He
We demonstrate, both experimentally and theoretically, quantitative manifestation of the second Born
effects in the angular distributions of two ejected electrons produced by a 500 eV electron impact on
the He atom. The second Born contribution, due to subsequent interaction of the projectile with the
target, is most prominent for glancing collisions with small momentum transfer. However, these effects
are absent for hard knock-out collisions with large momentum transfer.
Bernold Feuerstein, Kansas State University
Snapshots of coherent nuclear motion: D2+ in ultrashort laser
Fast ionization of D2 leads to the coherent population of many vibrational states of D2+. Usually, only
the squared absolute values of the vibrational state amplitudes, known as Franck-Condon factors, are
observed since insufficient experimental time resolution averages out all coherence effects. We propose a
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Coulomb explosion imaging method to visualize the coherent motion of bound wave packets using ultrashort
(5 fs), intense pump-probe laser pulses. With this type of experiment decoherence times in the fs
to ps range could be directly measured providing essential information for coherent control.
Daniel Fischer, MPI für Kernphysik Heidelberg
Doppelionisation von Helium im Elektronen- und Protonenstoß
Doppelionisation von Helium in Stößen mit schnellen Protonen (6 MeV) und Elektronen (2 keV) wurde
für Projektilgeschwindigkeiten von 15,5 a.u. bzw. 12 a.u. kinematisch vollständig untersucht. In der 1.
Bornschen Näherung sind die Wirkungsquerschnitte unabhängig vom Vorzeichen der Ladung des Projektils
und deshalb für diese Stoßsysteme identisch. Jedoch vor einiger Zeit schon wurde beobachtet, da
sich das Verhältnis der totalen Querschnitte von Doppel- und Einfachionisation für positiv und negativ
geladene Projektile unterscheidet. Dies wird im allgemeinen auf Beitrge höherer Ordnung zurückgeführt.
Zum ersten mal wurden Unterschiede zwischen diesen Stoßsystemen auch hochdifferentiell untersucht.
Burkhard Fricke, Uni Kassel
Neue relativistische Molekülrechnungen mit Einschluss magnetischer Effekte im Rahmen
der Dichte-Funktional-Theorie
Tihamer Geyer, Weizmann Institut
Synchronisation in der “Zajfman-Trap”
Es war eine überraschende Entdeckung, da in einer elektrostatischen Ionenfalle die Diffusion eines gespeicherten
Ionenbunchs völlig unterdruckt werden kann [Pedersen etal, PRL 87 (2001) 055001].
Wir bestimmen anhand eines einfachen Modells, dass die Bewegung zweier (identischer) Ionen mittels
dreier Abbildungen beschreibt, die Stabilitätskriterien und erläutern, welcher mikroskopische Prozess die
Ionen durch ihre Abstoßung stabil koppelt.
Jens-Robin Götz, Uni Freiburg
Appearance of non first-Bron effects in (e,3e) on helium
We analyze (e,3e) processes on helium, with one fast and two slow electrons in the final channel, where
strong deviations from a first-Born description were reported recently (Lahmam-Bennani 2001). The four
particle continuum is described in different approximations leading up to a 6C wave function which takes
all two-body Coulomb interactions into account. It is shown that deviations from a first-Born description
arise from two different effects which are important in two different energy regions.
Frank Grossmann, TU Dresden
Interference Blockade in the electron transport through organic molecules
Using the Landauer conductance formalism, we found dramatic differences in the electron transmission
through the trans and cis isomers of stilbene. The reason for this effect can be traced back to an interference
mechanism of the electron taking different pathways along the second phenyl ring. This suggests
a straightforward conductance control in such molecular systems.
Alexandre Gumberidze, GSI Darmstadt
X-ray transitions studied for decelerated bare and h-like uranium ions at the ESR electron
cooler
Here we report on X-ray spectra induced by spontaneous capture of free electrons into decelerated bare
and hydrogen like uranium ions which we measured at the cooler section of the ESR storage ring. The
most intense lines observed in spectra can be attributed to direct transition of electrons into the K shell
of the projectile ions and to characteristic transitions (From L to K shell). Radiative recombination lines
into the K shell of bare and H-like uranium can be exploited for measuring the two-electron contribution
to the ground state binding energy in helium-like uranium. The goal is to probe for high-Z ions boundstate
QED corrections which are of the order of alpha 2 . Besides the dominant characteristic (L to K)
transitions, the strongly reduced bremsstrahlung (due to the low cooler voltage applied to the decelerated
ions) allowed us to observe for the very first time RR transitions into the L shell as well as the balmer
radiation located at the low energy part of the spectra.
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Zoltan Harmann, Uni Giessen
Die Elektronenwechselwirkung bei dem dielektronischen Einfang in wasserstoffähnliche schwere
Ionen
Z. Harman, N. Grün, W. Scheid
Wir untersuchen die Elektronenwechselwirkung bei dem resonanten Einfang von Elektronen in schwere
Ionen. Die vom Austausch eines transversalen Photons stammende generalisierte Breitwechselwirkung
beschreibt Retardierungseffekte und die magnetische Wechselwirkung zweier Dirac-Ströme. Sie liefert
bei relativistischen Energien, besonders im Bereich der KLL-Resonanzen von sehr schweren Ionen, einen
größeren Beitrag zu den Übergangsraten. Als weiteren Beitrag untersuchen wir die Wahrscheinlichkeit
des Elektroneneinfangs unter dem Einfluss des Zweiphotonen-Austauschs.
Rolf Hellhammer, HMI Berlin
Guided transmission of highly charged ions through nanocapillaries etched in polymeres
Jörg Jacobi, Strahlenzentrum Uni Giessen
Mehrfache Elektronenstoßionisation von Sc+ Ionen
J. Jacobi, H. Knopp, S. Schippers, W. Shi und A. Müller
Wirkungsquerschnitte für die Produktion von Sc 2+ , Sc 3+ , Sc 4+ , Sc 5+ und Sc 6+ durch Elektronenstoßionisation
von Sc 1+ wurden an einer Apparatur mit gekreuzten Ionen- und Elektronstrahlen gemessen. Im Fall
der Einfachionisation sind die Beiträge der indirekten Reaktionskanäle ungewöhnlich groß und erreichen
annähernd die gleiche Stärke wie die direkte Ionisation. Die indirekte Ionisation verläuft hauptsächlich
über die Anregung eines 3p Elektrons mit nachfolgender Autoionisation. Die Wirkungsquerschnitte der
Doppel-, Dreifach-, Vierfach- und Fünffach-Ionisation von Sc 1+ zeigen ebenfalls Beiträge von Prozessen
der Innerschalenanregung mit Autoionisation sowie Resonanzen durch Elektroneinfang mit nachfolgender
mehrfacher Autoionisation. Sowohl absolute Wirkungsquerschnitte als auch der energieabhängige Verlauf
der Wirkungsquerschnitte wurden in einem Energiebereich von 0 eV bis 1 keV gemessen.
Doris Jakubassa-Amundsen, Uni München
Strahlungsionisation in relativistischen Schwerionenstößen
Es wird eine theoretische Beschreibung des Elektronentransfers ins Kontinuum mit simultaner Photoemission
gegeben. Interessantestes Ergebnis ist eine große Cuspasymmmetrie mit erhöhter Intensität auf
der Hochenergieseite des Cusps.Ergebnisse werden für 20 MeV/amu Kr36+ + H und für 400 MeV/amu
U92+ +N gezeigt.
Vitor Jesus , MPI Heidelberg
Multiple ionization mechanisms in strong laser fields
Multiple ionization of He, Ne and Ar in ultra-short (25 fs) intense 800nm laser pulses has been investigated
using a ‘Reaction-Microscope’. High-resolution recoil-ion and electron momentum distributions
have been recorded over a large range of light intensities from below 10 14 W/cm2 up to several 10 15
W/cm2. The results are discussed in terms of ionization mechanisms with emphasis on target specific
features and on the transition from non-sequential to sequential double ionization as the laser intensity
increases.
Nicolay Kabachnik, Uni Bielefeld
Double Auger processes in atoms
The theory of the angular correlations between two emitted electrons in the double Auger decay will be
presented and typical angular patterns will be discussed. A comparison of the double Auger process and
photo double ionization will be given.
Matthias Keim, Uni Frankfurt
Untersuchung mikroskopischer Response-Effekte in Stößen von Antiprotonen mit Helium
M. Keim, A. Achenbach, T. Kirchner, H.J. Lüdde
Im Rahmen der Basis Generator Methode (BGM) wird der totale Wirkungsquerschnitt für Einfach-
Ionisation in Stößen von Antiprotonen mit Helium berechnet. Es zeigt sich, da eine mikroskopische
Modellierung der Elektron-Elektron-Wechselwirkung (basierend auf zeitabhängiger Dichtefunktionaltheorie)
zu einer starken Reduktion des Wirkungsquerschnittes bei kleinen Stoßenergien führt. Dies soll im
Vortrag diskutiert werden.
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Tom Kirchner, MPI Heidelberg
Ladungstransferdynamik in der Gegenwart eines Laserfeldes
Ladungstransfer in langsamen Ion-Atom-Stößen lässt sich über die dynamische Verkopplung quasimolekularer
Zustände verstehen. In diesem Beitrag wird auf der Grundlage einer quantenmechanischen Rechnung
untersucht, inwieweit dieses Bild zu modifizieren ist, wenn der Stoß in einen Laserpuls eingebettet wird. Es
zeigt sich, dass die Transferdynamik sensitiv von der Synchronisation des zeitabhängigen Coulombfeldes
der relativ zueinander bewegten Kerne und des oszillierenden Laserfeldes abhängt. Je nach Wahl der
relevanten Parameter kann die Einfangwahrscheinlichkeit gegenüber dem feldfreien Stoß erhöht oder reduziert
werden.
Dietmar Kolb, Uni Kassel
2-Spinor voll relativistische FEM Beschreibung von Molekülen und Quasi-Molekülen
Peter Koval, Uni Kassel
Two-photon ionization of heavy few-electron ions
Peter Koval, Stephan Fritzsche and Andrey Surzhykov
We theoretically explore the ionization of the heavy few-electron ions within the framework of relativistic
pertirbation theory. In control to previous investigations, we have applied Green’s function approach
to evaluate the infinite summation over the whole spectrum of the atom or ion. While, however, the
Coulomb Green’s functions are known analytically for hydrogen-like ions, effective (one-electron) Green’s
functions must be constructed numerically for multi-electron atom.
We present and compare the total two-photon (non-resonant) ionization cross sections of both, hydrogenand
helium-like ions.
Thorsten Ludwig, TU Berlin
Anticrossing-Spektroskopie von HeI-Zuständen nach 30-300 keV He+ - He-Stößen
Die Anticrossing-Spektroskopie in elektrischen Feldern ermöglicht eine detaillierte Analyse stoßangeregter
HeI-Zustände. Wir haben die Spektren der l(1s5l-1s2p 3P)=402nm-Linie nach Anregung mit 30-300 keV
He+ - Ionen gemessen. Die Spektren ändern sich drastisch mit der Ionenenergie und weisen damit auf
Änderungen im Stomechanismus beim Übergang von mittleren zu hohen Stoßenergien hin.
Alexei Meremianin, Uni Freiburg
The elimination of body-frame singularities in the separation of three collective angles in
quantum N-body problems
The appearance of body-frame singularities in gauge potentials when three collective angles are separated
by means of Wigner D-functions is a fundamental difficulty in the quantum N-body problem. We show
that the use of the over-complete basis of minimal multipolar harmonics allows these singularities to be
avoided at the expense of increasing the dimension of the resulting system of coupled equations describing
the internal motion of the system.
Paul Mokler, GSI Darmstadt
Eine neue Turbomolekularpumpe mit axialer Öffnung für freigen axialen Zugang
Standard turbomolecular pumps show typically one annular active intake area on the high vacuum flange
side (single-flow pumps). The central circular part of the inlet of the compressor turbine is blind for
pumping. The new design proposes a central opening of a turbomolecular pump all along the axis. This
central bore can be used e.g. for mounting of feed throughs, manipulators, windows or for coupling to
further vacuum devices, in particular also for enclosing tube-like vacuum systems. This design allows a
multi-use of a pumping port at a vacuum vessel without reducing there the pumping speed. Moreover,
the new design is ideal for axial or radial differential pumping arrangements as e.g. needed for all gas jet
like set-ups or other pressure reduction stages.
2. Beitrag
The electron-electron interaction studied in strong central fields by resonant transfer and
excitation with H-like U ions
Electron-electron interaction is studied for only two electrons in the strongest possible atomic fields (Za
1). A quasi-free electron from a hydrogen gas target is resonantly captured into a Lj subshell of a fast
H-like U91+ ion by simultaneous excitation of the strongly bound K electron also into a Lj’ subshell
of the projectile, with j and j’ the total angular momenta 1/2 or 3/2 of the electron of concern. This
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esonant capture and excitation process, KLjLj’-RTE, is mediated by electron-electron interaction. It is
the atomic equivalent to dielectronic recombination (DR) and yields to a doubly excited He-like U90+
** ion that stabilizes- almost exclusively - via the emission of two K x-rays, first a K hypersatellite
(Kai-H) and then a K satellite (Kai’-S) transition. The K x-ray emission characteristics associated with
one-electron capture! ! in collisions of U91+ ions with an H(2) target is studied for the three resonance
groups of the KLjLj’-RTE and one off resonance energy, i.e. in the energy range between 100 to 135
MeV/u. The total cross section for the first resonance group KL1/2L1/2 confirms the importance of
the Breit contribution to the interaction. The angular distribution for the Ka2-H transition (j=1/2) is
isotropic in the ion system whereas the Ka1-H transition (j=3/2) indicates to a strong alignment for the
3/2 electrons in the doubly excited states for the second resonance group KL1/2L3/2. The experimental
results are in agreement with full relativistic calculations including the generalized Breit interaction.
Robert Moshammer, MPI Heidelberg
Einfachionisation in Ion-Atom-Stößen
Carsten Müller, Uni Giessen
Paarerzeugung in Stößen relativistischer Ionen mit intensiven Laserfeldern
C. Müller, A. B. Voitkiv und N. Grün
Wir untersuchen die Produktion von Elektron-Positron-Paaren durch Multiphotonen-Absorption beim
Stoß eines hochrelativistischen Ions mit einem intensiven Laserstrahl. Die Wechselwirkung der Leptonen
mit dem Laserfeld wird exakt behandelt; ihre Wechselwirkung mit dem Ion wird als Störung
beschrieben. Wir berechnen sowohl energie- und winkeldifferentielle Produktionsraten als auch die totale
Rate in Abhängigkeit von der Laserintensität und der Energie des Ions. Unsere Resultate lassen darauf
schließen, dass der untersuchte Prozess mit Hilfe der nächsten Beschleunigergeneration (LHC) experimentell
zugänglich sein sollte.
Andreas Orsic Muthig, GSI Darmstadt
Starkes Alignment beim Lyman-alpha1 Zerfall in wasserstoffähnlichem Uran beobachtet
A. Orsic Muthig, D. Banas, A. Gumberidze, S. Hagmann, C. Kozhuharov, D. Sierpowski, U. Spillmann,
Th. Stöhlker, S. Tachenov
Kürzlich wurde bei dem Lyman alpha1 (2p3/2 nach 1s1/2) Übergang im wasserstoffähnlichen Uran über
eine Interferenz zwischen dem dominierenden E1-Zerfallskanal und dem schwachen M2-Zweig berichtet [1].
Diese Interferenz beeinflusst die Winkelverteilung der emmitierten Photonen deutlich. Die Untersuchungen
wurden mit nackten Uranionen hoher Energie durchgeführt. Als Target kamen Gase niedrigerer Ordnungszahl
zum Einsatz. In diesem neuen Experiment wurde die systematische Unterschung zu kleineren
Strahlenergien fortgesetzt. Die neuen Daten weisen einen beinahe resonanzähnlichen Verlauf der Alignmentparameter
auf. [1] Th. Stöhlker et al., Phys. Rev. Lett. 79, 3270 (1997).
Andrei Nefiodov, TU Dresden
Double K-shell ionization of atoms by a single photon
A.I. Mikhailov, I.A. Mikhailov, A.V. Nefiodov, G. Plunien, and G. Soff
We have investigated angular and energy distributions of photoelectrons outgoing heliumlike ion due to
the double K-shell ionization by a single photon with the energy, which is much less than the rest energy
of an electron. The total cross section of the process is also calculated in whole nonrelativistic domain. A
comparison of our results has been made with available experimental data for a number of neutral atoms.
Günter Plunien, TU Dresden
Nuclear polarization effects in highly-charged ions
We determined the ultimate limit up to which QED can be tested by measurements of the g-factor of
bound electrons and of the hyperfine structure splitting in highly-charged ions.
Paul-Gerhard Reinhard, Uni Erlangen
Dynamics of clusters in intense laser pulses
Melanie Roth, HMI Berlin
Desorption aus Kernspuren
Überblick über die unterschiedlichen Untersuchungsmethoden der Ion-Festkörperwechselwirkung bei der
Analyse von Ionenspuren. Neben den bisher am Hahn-Meitner Institut realisierten Methoden zur Unter-
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suchung von Sputterprozessen wird eine neue, zur Zeit im Aufbau befindliche, UHV-Apparatur vorgestellt.
Dies beinhaltet sowohl den geplanten Aufbau, als auch coupled-channel Rechnungen zur nicht-resonanten
Multiphotonenionisation von gesputterten Neutralteilchen.
Guido Saathoff, MPI Heidelberg
Improved test of relativistic time dilation by laser spectroscopy on fast ions
Heavy ion storage rings provide fast ion beams with very high spatial stability as well as low divergence.
This, together with modern techniques of high-resolution laser spectroscopy, constitutes the main ingredient
for a modern version of the classical Ives-Stilwell experiment, in which the relativistic Doppler formula
and, hence, the time dilation factor is tested by the measurement of a Doppler-shifted optical line. An
experiment at the TSR storage ring in Heidelberg employs saturation spectroscopy on a beam of singly
charged lithium ions at v=0.064c and improves the upper limit for deviations from special relativistic
time dilation by an order of magnitude. The present status as well as the investigation and control of
systematic errors are presented.
Cristina Sarpe-Tudoran, Uni Kassel
Adsorbtion of Hg on metal surfaces
The theoretical description of the adsorption on surfaces represent a big challenge especially when the
atoms involved are very heavy such that the relativistic effects play an important role. The adsorption of
Hg on different surfaces Pd, Pt and Au has been studied using a relativistic molecular program developed
in our group, which solves the relativistic Khon-Sham equations with the use of various density functionals.
To determine the adsorbtion geometry all the three possible position (top, bridge and hollow) of
the adsorbtion are considered.We present energy potential curve and the dissociation energy is compared
with the experimental value for Pd and Au surfaces.
Frank Scheuermann, Strahlenzentrum Uni Giessen
Elektronenstoßionisation hochgeladener Wismut-Ionen
F. Scheuermann, K. Huber, K. Kramer und E. Salzborn
Im Gießener crossed-beams Experiment wird momentan die Einfach- und Mehrfachionisation von Wismut-
Ionen durch Elektronenstoß untersucht. Die Messungen im Energiebereich bis 1keV sollen noch durch
Einbau einer Elektronenkanone für Energien bis 6,5keV ergänzt werden. Im Falle von Anteilen anderer
Ionen im Ionenstrahl mit annähernd gleichem Masse zu Ladungsverhältnis wird versucht, den Grad der
Verunreinigung zu bestimmen und den Wirkungsquerschnitt entsprechend zu korrigieren. Die Wirkungsquerschnitte
werden mit semiempirischen Formeln verglichen.
Thomas Schlathölter, KVI Groningen
Coulomb explosion of DNA bases
J. de Vries, R. Hoekstra, R. Morgenstern, T. Schlathölter
Modeling radiation damage on a macroscopic level has reached a high level of sophistication. However, for
a full understanding of the processes involved and for a realistic modeling the molecular pathways have to
be investigated on a microscopic level. Within the track of the primary radiation, hyperthermal electrons
as well as singly and multiply charged ions are formed. We studied the interaction of the latter with
RNA/DNA bases (uracil, thymine, guanine). From the flight-time differences of two correlated fragments
in coincidence with an emitted electron we obtained the kinetic energy release for particular dissociation
channels. For C q+ (q = 1 − 6) we found surprisingly high kinetic energies of the fragment ions as well
as unusual shapes of the islands in the coincidence plots. This indicates a two body Coulomb explosion
of the intermediate multiply charged molecules as a first step followed by extensive fragmentation of
these intermediates. To drive this processes to the extreme, electron removal and subsequent Coulomb
explosion of nucleobases driven by Xe q+ q = 5 − 25) was studied. Such very highly charged ions affect
the molecules quite similar as strong laser fields, i.e. short interaction time ( 10fs) as well as high electric
field ( 0.05 a.u.). It turns out, that the original location of the fragment within the molecule strongly
affects the corresponding coincidence patterns.
Michael Schnell, MPI Heidelberg
Experimentelle Beobachtung von trielektronischer Rekombination (TR)
Am Heidelberger Schwerionenspeichering TSR sind bei Elektron-Ion Rekombinationsexperimenten an
berylliumaehnlichen Ionen niederenergetische TR-Beitraege in den Rekombinationsspektren identifiziert
worden.
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Wei Shi, Uni Giessen
Design study of a high-current electron gun for electron-ion collision experiments
W. Shi, J. Jacobi, H. Knopp, S. Schippers, A. Müller
We report a design study of a high-current electron gun producing a ribbon-shaped beam of a maximum
electron current of 1.2 A at 3500 eV. The electron gun offers features especially desirable in electron-ion
collision experiments.
The gun is designed for the energy range of 10-3500 eV. It consists of ten electrodes. The cathode has a
cylindrical emission surface of a height of 5 mm with a radius of curvature of 9 mm and a length of 60
mm. By suitable potentials on the electrodes, effects of space charges are counter-balanced and a parallel
beam is realized in the interaction region. The beam size in the interaction region is 2 mm*60 mm, and
the current density reaches 1.0 A/cm2 as a maximum. The total beam travel length is about 9 cm. The
gun can operate at different modes corresponding to different electrode potentials, e.g., with or without
a potential trap in the inetraction region.
Bärbel Siegmann, Uni Bielefeld
Stoßinduzierte Fragmentation von Kohlenwasserstoffen
Die Ionisation und Fragmentation von einfachen Kohlenwasserstoffen wurde in Stößen mit H+, He+ und
He2+ untersucht. Durch den Einsatz eines orts- und zeitauflösenden Multihit-Detektor können neben
rel. Wirkungsquerschnitten auch die kinetischen Energien der Fragmentionen bestimmt werden
Gerhard Soff, TU Dresden
tba
Friedrich Staufenbiel, HMI Berlin
Hochaufgelöste Elektronenspektren bei der Wechselwirkung von schnellen Schwerionen mit
Festkörpern
Es werden hochaufgelöste Elektronenspektren bei der Wechselwirkung von schnellen Schwereionen mit
Festkörpern (hier speziell Be) präsentiert. Im Zentrum der Untersuchungen stehen Elektronentemperaturen
in Ionenspuren. Diese Temperaturen können aus der Form der Auger-Elektronenspektren extrahiert
werden. Die Winkelverteilung der emitierten Auger-Elektronen wurde ebenfalls erstmalig für Au-Ionen
bei 3MeV/u untersucht.
Nikolaus Stolterfoht, HMI Berlin
Young-type interferences in electron spectra from H2 ionized by fast ion impact
Andrey Surzhykov, Uni Kassel
Polarization studies in the radiative recombination of highly-charged bare ions
The radiative recombination of free electrons into bound states of bare highly–charged ions is studied
within the framework of the density matrix theory. Special emphasis is placed, in particular, on the linear
polarization of the emitted x–ray radiation. It is shown that linear polarization which is measured out
of the reaction plane (i.e. in the non–coplanar geometry), is sensitive to the incident photon polarization
and, therefore, can be used to determine either the polarization of the electron target and/or the
projectile ions. Relativistic calculations are carried out for the Stokes parameters of the recombination
photons as they result from the capture of a free (completely polarized) electron into the K–shell of bare
uranium U 92+ ion.
Stanislav Tachenov, GSI Darmstadt
Polarisation studies of radiative recombination transitions into high-Z ions
Polarisation of K-REC (K-shell Radiative Electron Capture) radiation was studied at the GSI ESR storage
ring using 4x4 planar germanium pixel detector.
Polarisation studies of radiative recombination transitions into High-Z ions. For radiative electron capture
(REC) occurring in collisions of high-Z ions and light target atoms, a very first photon polarization
study has recently been performed at the storage ring ESR. For this purpose a 4x4 Germanium pixel detector
array has been used. The photon polarization of the REC transition was derived by exploiting the
polarization sensitivity of the Compton process, i.e. via measuring the Compton scattering probability
with respect to the scattering plane. First preliminary results will be presented which already indicate a
strong polarization of the REC photons.
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Joachim Ullrich, MPI für Kernphysik Heidelberg
Strong field single ionisation in the tunneling regime: Signatures of recollision?
High-resolution measurements of the momentum distribution of recoiling singly charged ions created in
25 fs laser-fields at about one PW/cm(2), might be interpreted in terms of the recollision model.
Peter D. Witte, MPI Heidelberg, Weizmann Institute
An electron target for collisions experiments with trapped ions
A low-energy electron target has been developed for use inside an electrostatic ion beam trap to study
fragmentation processes on molecular ions. The experimental goals will be discussed and first measurements
presented.
Andreas Wolf, MPI Heidelberg
Fragmentation des dreiatomigen Wasserstoff-Ions bei meV-Elektronenstößen
Experimente zur Fragmentation des H3+-Ions bei der dissoziativen Rekombination und Ansätze zu
einer theoretischen Deutung der Ergebnisse werden vorgestellt. Ergebnisse zur Fragmentationsgeometrie
(dreiatomarer Zerfall) werden verglichen für verschiedene Isotopenkombinationen (H3+, H2D+, D2H+,
D3+). Die Beziehung zwischen der Schwingungsanregung molekularer Fragmente und der rein atomaren
Dissoziation wird diskutiert.
Matthias Wollenhaupt, Uni Kassel
Control of interferences in an Autler-Townes Doublet: Symmetry of control parameters
Coherent control beyond population control and spectral interferences is demonstrated on the interferences
and intensity of the two Autler-Townes (AT) components in the photoelectron spectrum of K atoms
using a sequence of two intense time delayed femtosecond laser pulses. Photoelectron spectra were taken
at various delay times between the two laser pulses and at different laser intensities at a fixed delay time.
With respect to the interferences in the AT doublet the role of time delay and the laser intensity is interchangeable
for (n+0.5)pi excitation. Strong laser fields or the optical phase of the delayed laser pulse
allow the quantum mechanical phase of an atomic state to be manipulated in a symmetrical fashion.
The observations are discussed in terms of a two level model coupled to the continuum. For suitable
combinations of the laser intensity of the first pulse and the time delay, the second laser pulse leaves the
excited state population unchanged.
Stephan Zakowicz, Uni Giessen
Winkelabhängigkeit der Röntgen-Strahlung beim KLL-RTE-Prozess (Resonant Transfer
and Excitation) an U 91+ -Ionen
Wir stellen eine relativistische Behandlung des RTE-Prozesses (Resonant Transfer and Excitation) mit der
Emission von zwei Photonen vor. Unter RTE versteht man den strahlungslosen, resonanten Einfang eines
leicht gebundenen Elektrons in ein hochgeladenes schweres Ion, dem eine Stabilisierung durch Emission
von Photonen folgt. Im Falle der KLL-RTE in ein wasserstoffähnliches System entsteht charakteristische
Hypersatelliten- und Satelliten-Strahlung, die durch die Emission des ersten und zweiten Photons
hervorgerufen wird. Der RTE-Proze ist eng mit der dielektronischen Rekombination (DR) verwandt,
bei der ein freies Elektron eingefangen wird. Ausgehend von einer Theorie der DR mit Zwei-Photonen-
Emission berechnen wir den winkeldifferentiellen und den totalen Querschnitt für RTE durch Faltung der
DR-Querschnitte mit dem Compton-Profil des Targets. Aus diesen Daten werden Verhältnisse zwischen
den Intensitäten der verschiedenen Strahlungen in Abhängigkeit vom Winkel bestimmt. Die Rechnungen
werden mit den Ergebnissen eines Experimentes bei der GSI verglichen, in dem Ma et al. den KLL-RTE-
Einfang eines Elektrons von einem Wasserstoffmolekül-Gastarget in U 91+ -Ionen beobachteten.
Günter Zschornack, TU Dresden
Extraktion hochgeladener Ionen aus der Dresdner EBIT
Es wird die Extraktion hochgeladener Ionen verschiedener Elemente aus der Dresden EBIT vorgestellt.
Dazu wurde ein Ionenextraktionskanal für die EBIT aufgebaut und rechnergestützt betrieben. Es wird
gezeigt, dass Ionen wie Ar16+ und Ar17+ sowie Xe44+ und Xe45+ und Ionen beliebig niedriger Ladungszustände
extrahiert werden können. Damit stehen für Experimente Projektile mit Neutralisationsenergien bis etwa
60 keV für Experimente zur Verfügung.
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