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Resonante PEPICO-Spektroskopie an Hg als Basis für ein Bell-Experiment

Bertz, Alexander :
Resonante PEPICO-Spektroskopie an Hg als Basis für ein Bell-Experiment.
TU Darmstadt / Physik
[Ph.D. Thesis], (2010)

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Einleitung - PDF
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Ein Bell-Experiment - PDF
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Die Lichtquelle - PDF
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Das Detektorsystem - PDF
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Der Testaufbau - PDF
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Die Messungen an Hg in der Gasphase - PDF
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Zusammenfassung und Diskussion - PDF
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Anhang - PDF
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Resonante PEPICO-Spektroskopie an Hg als Basis für ein Bell-Experiment
Language: German
Abstract:

Seit Einstein, Podolsky und Rosen 1935 mit dem später nach ihnen benannten EPR-Paradoxon die Frage nach der Struktur von Lokalität und Kausalität in der Quantenmechanik aufgeworfen haben, wurde diese in der Physik heftig diskutiert. Dank der Arbeiten von Bell ist es heute - abseits von naturphilosophischen Diskussionen - möglich, sich dieser Fragestellung auf experimentellem Wege zu nähern. Alle bis dato unternommenen Versuche krankten jedoch an den Imperfektionen der praktischen Durchführung, die als Schlupflöcher ihren festen Platz in der Debatte gefunden haben. Ein neuartiges Bell-Experiment auf der Basis von spin-verschränkten 199Hg-Atompaaren hat das Potenzial diese zu schließen und eine endgültige Antwort auf EPR zu geben. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Modellierung, Konstruktion und Charakterisierung eines empfindlichen Detektorsystems für Quecksilber und stellt damit einen wichtigen Baustein für eben dieses Bell-Experiment dar. Das System basiert auf einem resonanten, zwei-stufigen Ionisationsprozess in einen autoionisierenden Zustand. Als Quelle für die beiden benötigten Wellenlängen dient ein gepulster, regenerativer Ti:Saphir-Verstärker, der simultan 5.5 ns lange, gaußförmige Pulse mit Energien bis 2.4 mJ bei 761 nm und 3.8 mJ bei 789 nm erzeugt. Durch effiziente Single-Pass-Frequenzkonversion wurden so Energien von 580 µJ beziehungsweise 180 µJ bei den beiden Zielwellenlängen 253.7 nm und 197.2 nm erreicht. Diese wurden in einer UHV-Testkammer zur Ionisation von Quecksilberatomen in der Gasphase verwendet. Als eigentlicher Detektor kommt ein System aus elektrostatischen Optiken in Kombination mit Kanal-Elektronen-Vervielfachern zum Einsatz. Durch Anpassung der Detektorgeometrie und der kinetischen Energie der Teilchen beim Auftreffen auf die Detektoren konnte eine kombinierte Effizienz von 0.897 erreicht werden, was die Voraussetzungen für ein erfolgreiches Gelingen des Bell-Experimentes erfüllt.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Since Einstein, Podolsky and Rosen presented their famous Gedankenexperiment in 1935 - also known as the EPR-paradox - the structure of locality and causality in quantum theory has been heavily discussed among the physics community. For a long time the debate had been of rather philosophical nature until Bell’s theorem offered a way to an experimental approach. Until today all of the conducted experiments suffered from practical imperfections known as loopholes. An innovative Bell-experiment based on spin-entangled pairs of 199Hg atoms can close these loopholes and give a final answer to EPR. This PhD thesis describes the design, construction and characterization of a highly sensitive detector system for mercury atoms which represents an important part of this Bell-experiment. It is based on a resonant two-step ionization process ending in an autoionizing state. A Ti:sapphire regenerative amplifier capable of generating 5.5 ns gaussian shaped pulses with energies of about 2.4 mJ at 761 nm and 3.8 mJ at 789 nm is used as a source of the two ionization wavelengths. Via efficient single pass frequency conversion processes energies of about 580 µJ and 180 µJ at the required wavelengths 253.7 nm and 197.2 nm could be reached. These were used to examine the ionization process of mercury vapour in an UHV chamber. The detector consists of a system of electrostatical optics and channel electron multipliers. Detection efficiencies of 0.897 were reached by optimization of the detector geometry and the kinetic energies of the particles. This fulfills the requirements of the Bell experiment.English
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: Fachbereich Physik > Angewandte Physik
Fachbereich Physik
Date Deposited: 16 Jun 2010 11:01
Last Modified: 07 Dec 2012 11:57
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-22005
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Walther, Prof. Dr. Thomas and Birkl, Prof. Dr. Gerhard
Refereed: 7 June 2010
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2200
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