Berlin 2014 – wissenschaftliches Programm

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MS: Fachverband Massenspektrometrie

MS 6: Poster

MS 6.5: Poster

Mittwoch, 19. März 2014, 14:00–14:00, DO24 Foyer

Klassische Berechnung relativistischer Frequenzverschiebungen in einer idealen Penningfalle — •Jochen Ketter, Tommi Eronen, Martin Höcker, Marc Schuh, Sebastian Streubel und Klaus Blaum — Max-Planck-Institut für Kernphysik, Saupfercheckweg 1, 69117 Heidelberg

Die ideale Penningfalle besteht aus einem homogenen Magnetfeld und einem elektrostatischen Quadrupolpotential. Klassisch betrachtet hängen die charakteristischen Frequenzen der drei Eigenmoden eines geladenen Teilchens nicht von seinen Bewegungsamplituden ab. Die spezielle Relativitätstheorie hebt diese Unabhängigkeit auf. Für eine erste Abschätzung wird die Amplitudenabhängigkeit der Frequenzen meist als relativistische Massenzunahme verstanden, was allerdings drei der neun Abhängigkeiten nicht korrekt erklärt. Bislang erfolgte die vollständige störungstheoretische Behandlung relativistischer Effekte in einer Penningfalle über einen quantenmechanischen Operatorformalismus [1]. Ausgehend von der Methode zur klassischen Berechnung der Frequenzverschiebung durch rotationssymmetrische Feldfehler [2] bestätigen wir durch eine entsprechende Näherung der relativistischen Bewegungsgleichungen [3] das klassische Limit der quantenmechanischen Vorhersage. Das Verständnis solcher Systematiken spielt eine wichtige Rolle für das Penningfallenexperiment THe-Trap [4].

[1] L. S. Brown and G. Gabrielse, Rev. Mod. Phys. 58, 233–311 (1986)

[2] J. Ketter et al., IJMS, doi:10.1016/j.ijms.2013.10.005

[3] J. Ketter et al., arXiv:1310.4463

[4] S. Streubel et al., Appl. Phys. B, doi:10.1007/s00340-013-5669-x