Ein Experiment zur Bestimmung des g-Faktors des gebundenen Elektrons in wasserstoff- und lithiumähnlichen mittelschweren Ionen

In dieser Arbeit werden der experimentelle Aufbau und erste Messungen für die Bestimmung des g-Faktors des Elektrons gebunden in wasserstoff- und lithiumähnlichen mittelschweren Ionen beschrieben. Mit dem hochpräzisenWert des g-Faktors können theoretische Berechnungen der Quantenelektrodynamik gebundener Zustände überprüft werden. Die Messungen werden in einem Dreifach-Penningfallen-System durchgeführt. Dort wurden im Rahmen dieser Arbeit auch erstmals hochgeladene Ionen bis 28Si13+ in einer hierfür entwickelten Elektronenstrahl-Ionenquelle/-falle erzeugt. Für die Bestimmung des g-Faktors werden die freie Zyklotronfrequenz und die Larmorfrequenz benötigt. Erstere wird aus den drei Eigenfrequenzen des in der Präzisionsfalle gespeicherten Ions berechnet. Um das Ion bei den Messungen nicht zu verlieren, werden die Eigenfrequenzen des Ions durch Kopplung an einen radiofrequenten Nachweisschwingkreis nicht-destruktiv nachgewiesen. Die freie Zyklotronfrequenz konnte dabei mit einer relativen Genauigkeit von wenigen 10E−9 bestimmt werden. Zur Bestimmung der Larmorfrequenz ist die genaue Kenntnis der Spinrichtung des Elektrons im Magnetfeld notwendig. Diese wird durch den kontinuierlichen Stern-Gerlach-Effekt in der sogenannten Analysefalle bestimmt. Hierzu muss eine hohe Stabilität der axialen Frequenz des Ions erreicht werden. Um dies sowie die Hochpräzisionsmessungen in der Präzisionsfalle zu erreichen, wurden in dieser Arbeit beide Fallen hinsichtlich ihrer elektrischen und magnetischen Eigenschaften charakterisiert.

The g-factor of the electron bound in 28 Si 13+ : the most stringent test of bound-state quantum electrodynamics

This thesis describes the ultra-precise determination of the g-factor of the electron bound to hydrogenlike 28Si13+. The experiment is based on the simultaneous determination of the cyclotron- and Larmor frequency of a single ion, which is stored in a triple Penning-trap setup. The continuous Stern-Gerlach effect is used to couple the spin of the bound electron to the motional frequencies of the ion via a magnetic bottle, which allows the non-destructive determination of the spin state. To this end, a highly sensitive, cryogenic detection system was developed, which allowed the direct, non-destructive detection of the eigenfrequencies with the required precision.rnThe development of a novel, phase sensitive detection technique finally allowed the determination of the g-factor with a relative accuracy of 40 ppt, which was previously inconceivable. The comparison of the hereby determined value with the value predicted by quantumelectrodynamics (QED) allows the verification of the validity of this fundamental theory under the extreme conditions of the strong binding potential of a highly charged ion. The exact agreement of theory and experiment is an impressive demonstration of the exactness of QED. The experimental possibilities created in this work will allow in the near future not only further tests of theory, but also the determination of the mass of the electron with a precision that exceeds the current literature value by more than an order of magnitude.

Detection of individual spin transitions of a single proton confined in a cryogenic Penning trap

Das in dieser Arbeit vorgestellte Experiment zur Messung des magnetischen Moments des Protons basiert auf der Messung des Verhältnisses von Zyklotronfrequenz und Larmorfrequenz eines einzelnen, in einer kryogenen Doppel-Penning Falle gespeicherten Protons. In dieser Arbeit konnten erstmalig zwei der drei Bewegungsfrequenzen des Protons gleichzeitig im thermischen Gleichgewicht mit entsprechenden hochsensitiven Nachweissystemen nicht-destruktiv detektiert werden, wodurch die Messzeit zur Bestimmung der Zyklotronfrequenz halbiert werden konnte. Ferner wurden im Rahmen dieser Arbeit erstmalig einzelne Spin-Übergänge eines einzelnen Protons detektiert, wodurch die Bestimmung der Larmorfrequenz ermöglicht wird. Mithilfe des kontinuierlichen Stern-Gerlach Effekts wird durch eine sogenannte magnetische Flasche das magnetische Moment an die axiale Bewegungsmode des Protons gekoppelt. Eine Änderung des Spinzustands verursacht folglich einen Frequenzsprung der axialen Bewegungsfrequenz, welche nicht-destruktiv gemessen werden kann. Erschwert wird die Detektion des Spinzustands dadurch, dass die axiale Frequenz nicht nur vom Spinmoment, sondern auch vom Bahnmoment abhängt. Die große experimentelle Herausforderung besteht also in der Verhinderung von Energieschwankungen in den radialen Bewegungsmoden, um die Detektierbarkeit von Spin-Übergängen zu gewährleisten. Durch systematische Studien zur Stabilität der axialen Frequenz sowie einer kompletten Überarbeitung des experimentellen Aufbaus, konnte dieses Ziel erreicht werden. Erstmalig kann der Spinzustand eines einzelnen Protons mit hoher Zuverlässigkeit bestimmt werden. Somit stellt diese Arbeit einen entscheidenden Schritt auf dem Weg zu einer hochpräzisen Messung des magnetischen Moments des Protons dar.

Morphology control in metallocene-catalyzed polyolefin synthesis

The main aim of the work presented in this dissertation was the morphology control in metallocene-catalyzed polyolefin synthesis. This was studied by selective immobilization techniques on a variety of supports such as porous polyurethane particles (Chapter 3), electrospun fibers (Chapter 4 and 5), inorganic-organic hybrid core-shell particles (Chapter 6) and hollow silica particles (Chapter 7). Another aspect of this dissertation was modulating a catalytic activity by controlling a size of boron-based cocatalysts (Chapter 8).

Der g-Faktor des Protons

In dieser Arbeit wird die bisher präziseste und erste direkte Hochpräzisionsmessung des g-Faktors eines einzelnen Protons präsentiert. Die Messung beruht auf der nicht-destruktiven Bestimmung der Zyklotronfrequenz und der Larmorfrequenz eines in einer Penning-Falle gespeicherten Protons. Zur Bestimmung der Larmorfrequenz wird die Spin-Flip-Wahrscheinlichkeit als Funktion einer externen Spin-Flip-Anregung aufgenommen. Zu diesem Zweck wird der kontinuierliche Stern-Gerlach Effekt verwendet, welcher zu einer Kopplung des Spin-Moments an die axiale Bewegung des Protons führt. Ein Spin-Flip zeigt sich dabei in einem Sprung der axialen Bewegungsfrequenz. Die Schwierigkeit besteht darin, diesen Frequenzsprung auf einem Hintergrund axialer Frequenzfluktuationen zu detektieren. Um diese Herausforderung zu bewältigen, wurden neuartige Methoden und Techniken angewandt. Zum einen wurden supraleitende Nachweise mit höchster Empfindlichkeit entwickelt, welche schnelle und damit präzise Frequenzmessungen erlauben. Zum anderen wurde eine auf dem statistischen Bayes Theorem basierende Spin-Flip-Analyse-Methode angewandt. Mit diesen Verbesserungen war es möglich, einzelne Spin-Flips eines einzelnen Protons zu beobachten. Dies wiederum ermöglichte die Anwendung der sogenannten Doppelfallen-Methode, und damit die eingangs erwähnte Messung des g-Faktors mit einer Präzision von 4.3 10^-9.

Neuartige kryogene Penning-Falle für den Nachweis von Spin-Übergängen eines Protons und Bestimmung seines g-Faktors

In dieser Arbeit wird der Entwurf, der Aufbau, die Inbetriebnahme und die Charakterisierung einer neuartigen Penning-Falle im Rahmen des Experiments zur Bestimmung des g-Faktors des Protons präsentiert. Diese Falle zeichnet sich dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien eines äußeren homogenen Magnetfeldes durch eine ferromagnetische Ringelektrode im Zentrum der Falle verzerrt werden. Der inhomogene Anteil des resultierenden Magnetfeldes, die sogenannte magnetische Flasche, lässt sich durch den Koeffizient B2 = 297(10) mT/mm2 des Terms zweiter Ordnung der Ortsabhängigkeit des Feldes quantifizieren. Eine solche ungewöhnlich starke Feldinhomogenität ist Grundvoraussetzung für den Nachweis der Spinausrichtung des Protons mittels des kontinuierlichen Stern-Gerlach-Effektes. Dieser Effekt basiert auf der im inhomogenen Magnetfeld entstehenden Kopplung des Spin-Freiheitsgrades des gefangenen Protons an eine seiner Eigenfrequenzen. Ein Spin-Übergang lässt sich so über einen Frequenzsprung detektieren. Dabei ist die nachzuweisende Änderung der Frequenz proportional zu B2 und zum im Fall des Protons extrem kleinen Verhältnis zwischen seinem magnetischen Moment nund seiner Masse. Die durch die benötigte hohe Inhomogenität des Magnetfeldes bedingten technischen Herausforderungen erfordern eine fundierte Kenntnis und Kontrolle der Eigenschaften der Penning-Falle sowie der experimentellen Bedingungen. Die in der vorliegenden Arbeit entwickelte Penning-Falle ermöglichte den erstmaligen zerstörungsfreien Nachweis von Spin-Quantensprüngen eines einzelnen gefangenen Protons, was einen Durchbruch für das Experiment zur direkten Bestimmung des g-Faktors mit der angestrebten relativen Genauigkeit von 10−9 darstellte. Mithilfe eines statistischen Verfahrens ließen sich die Larmor- und die Zyklotronfrequenz des Protons im inhomogenen Magnetfeld der Falle ermitteln. Daraus wurde der g-Faktor mit einer relativen Genauigkeit von 8,9 × 10−6 bestimmt. Die hier vorgestellten Messverfahren und der experimentelle Aufbau können auf ein äquivalentes Experiment zur Bestimmung des g-Faktors des Antiprotons zum Erreichen der gleichen Messgenauigkeit übertragen werden, womit der erste Schritt auf dem Weg zu einem neuen zwingenden Test der CPT-Symmetrie im baryonischen Sektor gemacht wäre.

Loss of 15-Hydroxyprostaglandin Dehydrogenase Increases Prostaglandin E2 in Pancreatic Tumors

Prostaglandin E2 (PGE2) is a product of cyclooxygenase (COX) and PGE synthase (PGES) and deactivated by 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (PGDH). Down-regulation of PGDH contributes to PGE2 accumulation in lung and colon cancers but has not been identified in pancreatic cancer.

Prevention, diagnosis, therapy and follow-up care of sepsis: 1st revision of S-2k guidelines of the German Sepsis Society (Deutsche Sepsis-Gesellschaft e.V. (DSG)) and the German Interdisciplinary Association of Intensive Care and Emergency Medicine (Deutsche Interdisziplinäre Vereinigung für Intensiv- und Notfallmedizin (DIVI))

Practice guidelines are systematically developed statements and recommendations that assist the physicians and patients in making decisions about appropriate health care measures for specific clinical circumstances taking into account specific national health care structures. The 1(st) revision of the S-2k guideline of the German Sepsis Society in collaboration with 17 German medical scientific societies and one self-help group provides state-of-the-art information (results of controlled clinical trials and expert knowledge) on the effective and appropriate medical care (prevention, diagnosis, therapy and follow-up care) of critically ill patients with severe sepsis or septic shock. The guideline had been developed according to the "German Instrument for Methodological Guideline Appraisal" of the Association of the Scientific Medical Societies (AWMF). In view of the inevitable advancements in scientific knowledge and technical expertise, revisions, updates and amendments must be periodically initiated. The guideline recommendations may not be applied under all circumstances. It rests with the clinician to decide whether a certain recommendation should be adopted or not, taking into consideration the unique set of clinical facts presented in connection with each individual patient as well as the available resources.

N-myc downstream regulated gene-1 expression correlates with reduced pancreatic cancer growth and increased apoptosis in vitro and in vivo

The role of N-myc downstream regulated gene-1 (NDRG1) in cancer has recently gained interest, as potential regulator of cell death and tumor suppressor. Although its normal function in the pancreas is largely unknown, loss of NDRG1 expression is associated with a more aggressive tumor phenotype and poor outcome in pancreatic cancer patients.

Quercetin aglycone is bioavailable in murine pancreas and pancreatic xenografts

Quercetin is a potential chemopreventive and chemotherapeutic agent for pancreatic and other cancers. This study examined the distribution of quercetin in plasma, lung, liver, pancreas, and pancreatic cancer xenografts in a murine in vivo model and the uptake of quercetin in pancreatic cancer MiaPaCa-2 cells in a cellular in vitro model. Mice were randomly allocated to control or 0.2 and 1% quercetin diet groups utilizing the AIN93G-based diet (n = 12 per group) for 6 weeks. In addition, 6 mice from each group were injected weekly with the chemotherapeutic drug gemcitabine (120 mg/kg mouse, ip). MiaPaCa cells were collected from culture medium after cells were exposed to 30 muM quercetin for 0.5, 1, 2, 4, 8, and 24 h. Levels of quercetin and 3-O'-methylquercetin in mouse tissues and MiaPaCa-2 cells were measured by high-pressure liquid chromatography following enzymatic hydrolysis and then extraction. The study showed that quercetin is accumulated in pancreatic cancer cells and is absorbed in the circulating system, tumors, and tissues of pancreas, liver, and lung in vivo. A higher proportion of total quercetin found in tumors and pancreas is aglycones. Gemcitabine cotreatment with quercetin reduced absorption of quercetin in the mouse circulatory system and liver. Results from the study provide important information on the interpretation of the chemotherapeutic efficacy of quercetin.

Bioluminescence imaging of angiogenesis in a murine orthotopic pancreatic cancer model

Angiogenesis is essential for physiological processes as well as for carcinogenesis. New approaches to cancer therapy include targeting angiogenesis. One target is VEGF-A and its receptor VEGFR2. In this study, we sought to investigate pancreatic cancer angiogenesis in a genetically modified VEGFR2-luc-KI mouse.

Epigenetic regulation affects N-myc downstream-regulated gene 1 expression indirectly in pancreatic cancer cells

N-myc downstream-regulated gene 1 (NDRG1), important in tumor growth and metastasis, has recently gained interest as a potential therapeutic target. Loss of NDRG1 expression is generally associated with poor clinical outcome in pancreatic cancer (PaCa) patients. As the NDRG1 gene possesses a large promoter CpG island, we sought to determine whether its repression is epigenetically mediated in PaCa cells.