Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm

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A: Atomphysik

A 3: Spektroskopie II

A 3.1: Vortrag

Montag, 15. März 1999, 16:30–16:45, TE2

Messung der 1s-2s Übergangsfrquenz in Myonium — •Volker Meyer — Physikalisches Institut der Universtät Heidelberg

Das wasserstoffähnliche Myoniumatom (µ⁺e⁻) kann als eines der fundamentalsten atomaren Systeme betrachtet werden. Da es aus zwei nach unserem heutigen Kenntnisstand punktförmigen Leptonen besteht, lassen sich Energieniveaus mit sehr hoher Genauigkeit ausschließlich im Rahmen der Quantenelektrodynamik berechnen. Kernstrukturbedingte Korrekturen, welche bei natürlichen Wasserstoffisotopen die Genauigkeit der Theorie limitieren, entfallen. Der Übergang im Myonium wurde durch gepulstes Laserlicht mittels Doppler-freier Zweiphotonenabsorption angeregt. Der Nachweis erfolgte durch die Detektion des bei Photoionisation im gleichen Lichtfeld freigesetzten Myons. Das benötigte UV Licht wurde durch Frequenzverdreifachung eines Laserstrahles aus einem gepulsten Alexandritringlaserverstärker erzeugt, der mit Licht von einem auf eine kalibrierte molekulare I₂ Resonanz frequenzstabilisierten Titansaphirlaser angeregt wurde. Der Aufbau enthielt insbesondere Diagnosemöglichkeiten für schnelle Phasenfluktuationen des gepulsten Laserlichtes (frequency chirping). Das Meß- und Auswerteverfahren wurde durch Untersuchungen des 1s-2s Übergangs im Deuteriumatom getestet. Es konnte gezeigt werden, daß es sich bei dem Aufbau um das frequenzgenaueste gepulste Laserspektrometer handelt. Die Übergangsfrequenz im Myoniumatom liegt bei 2 455 528 939.4(9.8) MHz in guter Übereinstimmung mit QED Rechnungen. Das Myon-Elektron-Massenverhältnis wird zu 206.768 18(16) bestimmt. Das Myon-Elektron-Ladungsverhältnis ergibt sich zu -1+1.0(2.0)· 10⁻⁹. Das Experiment stellt den besten Test der Ladungsquantisierung in den ersten beiden Leptongenerationen dar.