Experimente mit gespeicherten und gekühlten Ionen (MATS)

Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppe

Institut für Physik
Johannes Gutenberg-Universität Mainz

MATS (Measurements with an Advanced Trapping System) ist eine Nachwuchsgruppe die aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz Gemeinschaft deutscher Forschungszentren (HGF) gefördert wird. Forschungsgegenstand sind Präzisionsexperimente mit gespeicherten und gekühlten Ionen auf der Grundlage modernster Techniken zur Speicherung und Kühlung von geladenen Teilchen. Hierbei kommen insbesondere Penning-Fallen zum dreidimensionalen Einschluss der Ionen zum Einsatz. Die Nachwuchsgruppe MATS bildet ein Bindeglied zwischen der Universität Mainz und der Abteilung Atomphysik der GSI, die beide über große Erfahrungen auf diesem Gebiet verfügen. An der GSI werden der Speicherring ESR und die Ionenfallenanlage SHIPTRAP zu Untersuchungen von gespeicherten und gekühlten Radionukliden eingesetzt. Ferner betreibt der Bereich Atomphysik das Ionenfallenexperiment ISOLTRAP am online Massenseparator ISOLDE/CERN in Genf, Schweiz. In naher Zukunft wird die Ionenfallenanlage HITRAP, welche die Speicherung und Kühlung von hochgeladenen Ionen vorsieht, in Betrieb gehen.

Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe sind die präzise Bestimmung von atomaren Massen und von magnetischen Momenten (g-Faktoren). Technische Weiterentwicklungen im Rahmen dieser Experimente führen vor allem zu entscheidenden Verbesserungen der Messgenauigkeit, wie sie für präzise Tests der Quantenelektrodynamik und des Standardmodells zwingend erforderlich sind.

Derzeitige Experimente der Arbeitsgruppe MATS:

1. Bestimmung des g-Faktors des Protons und seines Antiteilchens, des Antiprotons, zur genauen Überprüfung der Gültigkeit des sog. CPT-Theorems (g-Faktor Proton).
2. Bestimmung des g-Faktors des gebundenen Elektrons in wasserstoffähnlichem Calcium. Diese Arbeit ist ein wichtiger Schritt in der Reihe zunehmender Kernladung mit dem Endziel, im Rahmen des HITRAP-Projektes an der GSI den g-Faktor von wasserstoffähnlichem Uran zu messen (<https://www.mpi-hd.mpg.de/blaum/gfactor/silicon/index.de.html>g-Faktor Ca).
3. Präzisionsmassenspektrometrie mit den Penning-Fallen-Massenspektrometern SHIPTRAP/GSI und ISOLTRAP an ISOLDE/CERN. Hier soll insbesondere ein sensitiver zerstörungsfreier Einzelionennachweis mittels der FT-ICR-Methode entwickelt und aufgebaut werden.
4. Zukunftsexperiment MATS innerhalb NUSTAR an FAIR: Entwicklung eines innovativen Penning-Fallensystems am GSI Zukunftsprojekt FAIR. Das Experiment bietet die Möglichkeit, Hochpräzisionsmassenmessungen und Zerfallsspektroskopie an hochgeladenen, extrem kurzlebigen Radionukliden durchzuführen.

Für weitere Informationen und offene Stellen besuchen Sie bitte unsere offizielle MATS Internetseite.