Precision laser spectroscopy of the ground state hyperfine splitting of hydrogenlike ^209 Bi^82+

The first direct observation of a hyperfine splitting in the optical regime is reported. The wavelength of the M1 transition between the F = 4 and F = 5 hyperfine levels of the ground state of hydrogenlike ^209 Bi^82+ was measured to be \lamda_0 = 243.87(4) nm by detection of laser induced fluorescence at the heavy-ion storage ring ESR at GSI. In addition, the lifetime of the laser excited F = 5 sublevel was determined to be \tau_0 = 0.351(16) ms. The method can be applied to a number of other nuclei and should allow a novel test of QED corrections in the previously unexplored combination of strong magnetic and electric fields in highly charged ions.

Präparation eines reinen metastabilen 7 Li +-Ionenstrahls für die Präzisionsspektroskopie im Speicherring

An dem Schwerionenspeicherring TSR (MPI für Kernphysik, Heidelberg) wurde ein 7 Li +-Ionenstrahl geringer Dichte durch RF-Bunchen und Laserkühlung präpariert.Die Phasenraumverteilung in dem Strahl wurde durch Laser- spektroskopie an Ionen im metastabilen Zustand untersucht. Ein umlaufsynchrones, zeitaufgelöstes Meßverfahren für das Fluoreszenzlicht ermöglichte die Bestimmung der räumlichen Struktur mit dieser rein optischen Methode.Durch einen speziellen Präparationsschritt wurden die Ionen im Grundzustand aus dem Speicherring entfernt. Der sonst dominierende Heizeffekt der strahlinternen Streuung war dadurch vernachlässigbar und es konnte eine Temperatur von 160 mK erreicht werden.Der präparierte Ionenstrahl bietet besondere Eigenschaften im Hinblick auf Präzisionsexperimente, bei denen mit möglichst ungestörten Ionen gearbeitet werden soll. Es wird gezeigt, daß die Phasenraumverteilung der Ionen nicht mehr durch Ion-Ion-Wechselwirkungen bestimmt ist und daß der verbleibende Heizmechanismus durch die Streuung am Restgas erklärt werden kann.1993 wurde durch Laserspektroskopie an 7 Li + im TSR die spezielle Relativitätstheorie im Hinblick auf die relativistische Zeitdilatation experimentell getestet. In diesem Zusammenhang wird das zu erwartende Ergebnis eines Experimentes diskutiert, das, basierend auf den in dieser Arbeit vorgestellten Verfahren, einen erneuten Test der relativistischen Zeitdilatation mit verbesserter Genauigkeit durchführen könnte.

Electron spectroscopy of novel charge transfer systems based on polycyclic aromatic hydrocarbons

Organische Ladungstransfersysteme weisen eine Vielfalt von konkurrierenden Wechselwirkungen zwischen Ladungs-, Spin- und Gitterfreiheitsgraden auf. Dies führt zu interessanten physikalischen Eigenschaften, wie metallische Leitfähigkeit, Supraleitung und Magnetismus. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der elektronischen Struktur von organischen Ladungstransfersalzen aus drei Material-Familien. Dabei kamen unterschiedliche Photoemissions- und Röntgenspektroskopietechniken zum Einsatz. Die untersuchten Moleküle wurden z.T. im MPI für Polymerforschung synthetisiert. Sie stammen aus der Familie der Coronene (Donor Hexamethoxycoronen HMC und Akzeptor Coronen-hexaon COHON) und Pyrene (Donor Tetra- und Hexamethoxypyren TMP und HMP) im Komplex mit dem klassischen starken Akzeptor Tetracyanoquinodimethan (TCNQ). Als dritte Familie wurden Ladungstransfersalze der k-(BEDT-TTF)2X Familie (X ist ein monovalentes Anion) untersucht. Diese Materialien liegen nahe bei einem Bandbreite-kontrollierten Mottübergang im Phasendiagramm.rnFür Untersuchungen mittels Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie (UPS) wurden UHV-deponierte dünne Filme erzeugt. Dabei kam ein neuer Doppelverdampfer zum Einsatz, welcher speziell für Milligramm-Materialmengen entwickelt wurde. Diese Methode wies im Ladungstransferkomplex im Vergleich mit der reinen Donor- und Akzeptorspezies energetische Verschiebungen von Valenzzuständen im Bereich weniger 100meV nach. Ein wichtiger Aspekt der UPS-Messungen lag im direkten Vergleich mit ab-initio Rechnungen.rnDas Problem der unvermeidbaren Oberflächenverunreinigungen von lösungsgezüchteten 3D-Kristallen wurde durch die Methode Hard-X-ray Photoelectron Spectroscopy (HAXPES) bei Photonenenergien um 6 keV (am Elektronenspeicherring PETRA III in Hamburg) überwunden. Die große mittlere freie Weglänge der Photoelektronen im Bereich von 15 nm resultiert in echter Volumensensitivität. Die ersten HAXPES Experimente an Ladungstransferkomplexen weltweit zeigten große chemische Verschiebungen (mehrere eV). In der Verbindung HMPx-TCNQy ist die N1s-Linie ein Fingerabdruck der Cyanogruppe im TCNQ und zeigt eine Aufspaltung und einen Shift zu höheren Bindungsenergien von bis zu 6 eV mit zunehmendem HMP-Gehalt. Umgekehrt ist die O1s-Linie ein Fingerabdruck der Methoxygruppe in HMP und zeigt eine markante Aufspaltung und eine Verschiebung zu geringeren Bindungsenergien (bis zu etwa 2,5eV chemischer Verschiebung), d.h. eine Größenordnung größer als die im Valenzbereich.rnAls weitere synchrotronstrahlungsbasierte Technik wurde Near-Edge-X-ray-Absorption Fine Structure (NEXAFS) Spektroskopie am Speicherring ANKA Karlsruhe intensiv genutzt. Die mittlere freie Weglänge der niederenergetischen Sekundärelektronen (um 5 nm). Starke Intensitätsvariationen von bestimmten Vorkanten-Resonanzen (als Signatur der unbesetzte Zustandsdichte) zeigen unmittelbar die Änderung der Besetzungszahlen der beteiligten Orbitale in der unmittelbaren Umgebung des angeregten Atoms. Damit war es möglich, präzise die Beteiligung spezifischer Orbitale im Ladungstransfermechanismus nachzuweisen. Im genannten Komplex wird Ladung von den Methoxy-Orbitalen 2e(Pi*) und 6a1(σ*) zu den Cyano-Orbitalen b3g und au(Pi*) und – in geringerem Maße – zum b1g und b2u(σ*) der Cyanogruppe transferiert. Zusätzlich treten kleine energetische Shifts mit unterschiedlichem Vorzeichen für die Donor- und Akzeptor-Resonanzen auf, vergleichbar mit den in UPS beobachteten Shifts.rn

Interview with Charles W. Peck

Interview in five sessions, October-November 2003, with Charles W. Peck, professor of physics (now emeritus) in the Division of Physics, Mathematics, and Astronomy. He recalls his early life in South Texas and his interest in radio; first year of college at Texas Arts & Industries; three more years at New Mexico College of Agriculture & Mechanical Arts. Recalls graduate studies at Caltech with Murray Gell-Mann, H. P. Robertson, Robert Walker, Richard A. Dean, W. R. Smythe. Works on increasing intensity and stability of the Caltech synchrotron, with Walker, Matt Sands, and Alvin Tollestrup; 1964 thesis on K-lambda photoproduction. Joins the faculty as an assistant professor in 1965. Discusses his various teaching assignments, including an embarrassing moment when Richard Feynman attended one of his freshman physics lectures. Discusses his research at the Stanford Linear Accelerator Center and Lawrence Radiation Laboratory’s Bevatron. Collaboration with UC Berkeley and SLAC on “crystal ball” detector for SLAC’s SPEAR storage ring. Taking the crystal ball to DESY, in Hamburg. Works with Barry Barish at Gran Sasso laboratory in Italy, on MACRO; search for magnetic monopoles. He also discusses his administration work at Caltech, as executive officer for physics (1983-1986) and as PMA division chair from 1993 to 1998, when he immediately had to deal with the troubles plaguing LIGO [Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory]. Detailed discussion of the LIGO contretemps and how it was settled, and of turning Big Bear Solar Observatory over to the New Jersey Institute of Technology. Advent of David Baltimore as Caltech president; attempt to recruit Ed Witten.

Diesel Engine Driven Stand-Alone Variable Speed Constant Frequency Slip Ring Induction Generator - Theory and Experimental Results

The operation of a stand-alone, as opposed to grid connected generation system, using a slip-ring induction machine as the electrical generator, is considered. In contrast to an alternator, a slip-ring induction machine can run at variable speed and still deliver constant frequency power to loads. This feature enables optimization of the system when the prime mover is inherently variable speed in nature eg. wind turbines, as well as diesel driven systems, where there is scope for economizing on fuel consumption. Experimental results from a system driven by a 44 bhp diesel engine are presented. Operation at subsynchronous as well as super-synchronous speeds is examined. The measurement facilitates the understanding of the system as well as its design.

Detailed experimental iced-storage characteristics of Barents Sea cod (Gadus morhua)

Im August 1997 wurde an Bord des FFS „Walther Herwig“ ein Eislagerversuch mit Kabeljau aus der Barebtssee durchgeführt. Die Fische wurden in täglichem Abstand auf ihre chemischen, physikalischen, sensorischen und mikrobiologischen Eigenschaften hin untersucht. Die analytischen Daten wurden jeweils mit den Tagen in Eis korreliert. Es erwies sich, daß die Werte vom Fischtester VI sowie RT Frischetester, von Dimethylamin- und Trimethylaminoxidstickstoff, die Qualitätseinstufung anhand des EUQualitätsbewertungsschemas, die sensorische Bewertung von gegarten Filetproben und die Gesamtkeimzahl auf der Haut am besten mit den im Eis verbrachten Tagen korrelierten. Die guteKorrelation zwischen sensorischen und instrumentell ermittelten Daten läßt in gewissem Umfang einen Ersatz von Sensorikdaten durch instrumentell ermittelten zu.

Experimental investigation of parallel optical data storage using pyrrylfulgide photochromic material

The optical storage characteristics of a new kind of organic photochromic material-pyrrylfulgide were experimentally investigated in the established parallel optical data storage system. Using the pyrrylfulgide/PMMA film as a photon-mode recording medium, micro-images and encoded binary digital data were recorded, readout and erased in this parallel system. The storage density currently reaches 3 x 10(7) bit/cm(2). The recorded information on the film can be kept for years in darkness at room temperature.

Experimental study on polarization holographic storage in genetic mutant BR-D96N film

Recording with both parallel and orthogonal linearly polarized lights, polarization holographic storage in genetic mutant BR-D96N film is reported with both transmission type geometry and reflection type geometry. Polarization properties of diffraction light and scattering light are discussed for two different cases, parallel polarization recording and orthogonal polarization recording. It shows that, compared with recording with parallel polarization lights, orthogonal polarization holography can separate the diffraction light from the scattering noise, therefore improving the signal-to-noise ratio. It also shows that, compared with reconstruction with reference light, reconstruction with phase conjugated wave of the reference light can improve the signal-to-noise ratio of the reconstructed diffraction image, and also the wave-front aberration of the object light introduced by irregular phase object in the optical pass-way can also be corrected effectively, which ensures that the reconstructed diffraction image has a better fidelity. The preliminary angle-multiplexed volume holographic storage multiplexed by transmission type geometry and reflection type geometry is demonstrated in the BR-D96N film. Experiment shows that there is no cross-talk between the two pages of images except for some scattering noises.

Experimental investigation of an unstable ring resonator with 90-deg beam rotation for a chemical oxygen iodine laser

We report the experimental results of an unstable ring resonator with 90-deg beam rotation for a kilowatt class chemical oxygen iodine laser (COIL). The distributions of near-field phase and far-field intensity were measured. A beam quality of 1.6 was achieved when the COIL average output power was approximately 5 kW. (C) 1999 Optical Society of America.

Experimental linear-optics simulation of multipartite non-locality in the ground state of a quantum Ising ring

Critical phenomena involve structural changes in the correlations of its constituents. Such changes can be reproduced and characterized in quantum simulators able to tackle medium-to-large-size systems. We demonstrate these concepts by engineering the ground state of a three-spin Ising ring by using a pair of entangled photons. The effect of a simulated magnetic field, leading to a critical modification of the correlations within the ring, is analysed by studying two- and three-spin entanglement. In particular, we connect the violation of a multipartite Bell inequality with the amount of tripartite entanglement in our ring.