Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm

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A: Atomphysik

A 11: Fallen und Strahlkühlung

A 11.6: Vortrag

Donnerstag, 18. März 1999, 15:15–15:30, TE3

Die räumliche Verteilung von geladenen Teilchen in ver-
schachtelten Penning-Fallen und in der kombinierten Falle — •J. Walz, K. S. E. Eikema und T. W. Hänsch — Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, D-85748 Garching

Ein vielversprechender Weg, Antiwasserstoff bei niedrigen Energien zu erzeugen, beruht auf der Laser-stimulierten Rekombination von Positronen und Antiprotonen in elektromagnetischen Fallen. Teilchen mit entgegengesetztem Ladungsvorzeichen und sehr unterschiedlicher Masse müssen also gemeinsam gespeichert werden. Zwei Fallentypen werden in diesem Zusammenhang diskutiert. Verschachtelte Penning-Fallen („nested Penning traps“) bestehen aus einem Stapel zylindrischer Elektroden in einem homogenen Magnetfeld, von denen benachbarte Elektroden jeweils abwechselnd gepolt sind. Auf diese Weise werden nebeneinanderliegende Potentialtöpfe für Teilchen mit entgegengesetztem Ladungsvorzeichen erzeugt. Die kombinierte Falle verwendet dagegen neben einem homogenen Magnetfeld ein statisches und ein rasch oszillierendes elektrisches Quadrupol-Feld. Sie wirkt — vereinfachend gesagt — auf Antiprotonen wie eine Penning-Falle und auf Positronen wie eine überlagerte Paul-Falle.

Die räumliche Verteilung von gespeicherten Teilchen kann unter der Annahme einer starren Rotation und eines statischen effektiven Potentials berechnet werden. Dabei wird die wechselseitige Rückwirkung von Dichteverteilung und Raumladungspotential durch die Maxwell-Bolzmann bzw. die Poisson-Gleichung berücksichtigt (Selbstkonsistenz). Numerische Berechnungen der räumlichen Verteilung in beiden Fallentypen werden vorgestellt und miteinander verglichen.