Plenarvortrag. Plenarvortrag. Plenarvortrag - KIPDF.COM (2024)

Plenarvortr¨ age

Plenarvortr¨ age Plenarvortrag

PV I Mo 10:00 Stadthalle Beugung von Materiewellen an Nanostrukturen: Neue Messm¨ oglichkeiten und Anwendungen — •J. Peter Toennies — Max-Planck-Institut f¨ ur Str¨omungsforschung, 37073 G¨ottingen, [emailprotected] Neue M¨oglichkeiten auf dem Gebiet der Atom- und Molek¨ ulphysik ergeben sich aus der Verf¨ ugbarkeit von freitragenden Nanostrukturen mit Abmessungen von nur 50 nm. Durch die Beugung an Transmissionsgittern konnte der erste Beweis f¨ ur die Existenz des sehr schwach gebundenen Helium-Dimers erbracht werden. K¨ urzlich konnte seine ungew¨ohnlich große r¨aumliche Ausdehnung (55 ˚ A Durchmesser) und die langreichweitige Wechselwirkung mit Oberfl¨achen gemessen werden [1]. Mit drei identischen Nano-Gittern ist ein universelles Teilcheninterferometer mit extrem hoher Empfindlichkeit aufgebaut und in Betrieb genommen worden. Der Grundstein f¨ ur ein neues besonders oberfl¨achenempfindliches Mikroskop konnte durch die erfolgreiche Fokussierung eines Atomstrahls mit Hilfe einer Fresnel-Zonenplattenlinse auf einen Punkt von circa 1 µm Durchmesser gelegt werden [2]. [1] R.E. Grisenti, W. Sch¨ollkopf, J.P. Toennies, G.C. Hegerfeldt, T. K¨ohler und M. Stoll, Phys. Rev. Lett. 85, 2284 (2000) [2] R.B. Doak, R.E. Grisenti, S. Rehbein, G. Schmahl, J.P. Toennies und Ch. W¨oll, Phys. Rev. Lett. 83, 4229 (2000)

Plenarvortrag

PV II Di 09:00 Stadthalle Metallcluster in Heliumtr¨ opfchen — •Karl-Heinz MeiwesBroer — Fachbereich Physik, Universit¨at Rostock, 18051 Rostock Heliumtr¨opfchen im Vakuum sind wegen ihrer Superfluidit¨at interessante Untersuchungsobjekte. Sie dienen aber auch als ultrakalte nmFallen und erm¨oglichen damit die Pr¨aparation exotischer Aggregate [1]. Dazu z¨ahlen Molek¨ ulketten, Atomanordnungen in Hochspinzust¨anden und Metallcluster mit etwa 1500 Atomen. Dieser Vortrag befasst sich vornehmlich mit Systemen, die durch Pick-up von Metallatomen entstehen. Beispielsweise finden wir eine neue Elektronenstruktur in Magnesiumclustern, die in Heliumtr¨opfchen gewachsen sind [2]. Werden zus¨atzlich Edelgasatome an eingebetteten Metallclustern angelagert, k¨onnen sich die optischen Spektren drastisch ver¨andern [3]. Mit Hilfe der fs-PumpProbe Technik l¨asst sich die Dynamik von eingebetteten Metallclustern verfolgen [4]. [1] s. z.B.: A. Bartelt, J. Close, F. Federman, N. Quaas, J. Toennies, Phys. Rev. Lett. 77 (1996) 3525; [2] Th. Diederich, T. D¨oppner, J. Braune, J. Tiggesb¨aumker, K.H. Meiwes-Broer, Phys. Rev. Lett. 86 (2001) 4807; Th. Diederich, J. Tiggesb¨aumker, K.H. Meiwes-Broer, J. Chem. Phys., im Druck; [4] T. D¨oppner, Th. Diederich, J. Tiggesb¨aumker, K.H. Meiwes-Broer, Eur. Phys. J D16 (2001) 13

Plenarvortrag PV III Di 09:45 Stadthalle Zeitmessung und ”Photographie” im Attosekundenbereich — •Ferenc Krausz — Photonics Institute, Vienna University of Technology, Gusshausstr 27/387, A-1040 Wien, Austria Die Entwicklung von Techniken zur Erzeugung und Charakterisierung ultrakurzer Laserpulse hat die Ultrakurzzeitmesstechnik und spektroskopie revolutioniert. Mittels Femtosekundenlaserpulsen (1 fs = 10−15 s) kann heute die Bewegung von Atomr¨ umpfen in Molek¨ ulen und Festk¨orpern in Zeitlupe verfolgt und sogar kontrolliert werden. Allerdings sind selbst die k¨ urzesten, aus wenigen Oszillationszyklen bestehenden (sub-10-fs) Laserpulse viel zu lang, um die Reaktion von Elektronen auf eine Anregung und ihre nachfolgende Relaxation aufl¨osen zu k¨onnen. Die dazu notwendigen Lichtpulse mit einer Dauer von < 1 Femtosekunde konnten k¨ urzlich im extrem ultravioletten Spektralbereich erstmals erzeugt und gemessen werden. Die neuen Techniken werden erstmals die Beobachtung elektronischer Prozesse innerhalb von Atomen mit einer Aufl¨osung im Attosekundenbereich (1 as = 10−3 fs) erlauben. Durch direkten Zugriff auf das elektromagnetische Feld in einem sub-10-fs Laserpuls soll nun auch die F¨ahigkeit entwickelt werden, die Bewegung elektronischer Wellenpackete in Atomen oder Molek¨ ulen zu kontrollieren. Der Vortrag gibt einen Ausblick in die erwartete k¨ unftige Entwicklung dieses neuen Forschungsgebietes und seiner m¨oglichen Auswirkungen auf diverse Bereiche der Wissenschaft.

Plenarvortrag

PV IV Mi 09:00 Stadthalle Nonlinear atom optics — •Pierre Meystre — Optical Sciences Center, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA Just as the invention of the laser lead to a profound revolution in optics and enabled the development of nonlinear and quantum optics, a similar revolution is taking place in atom optics now that experimentalists can almost routinely generate Bose-Einstein condensates. Bz extracting ”atom laser” beams from these condensates, it has become possible to carry out the first nonlinear atom optics experiments. The talk will review these developments in general terms, emphasizing the role of the electromagnetic field as a ”nonlinear medium” for atomic de Broglie waves. A number of examples, including matter-wave four-wave mixing, the mixing of optical and matter waves, and matter-wave amplification, will be presented. The talk will conclude with a general discussion of possible applications of nonlinear atom optics.

Plenarvortrag

PV V Mi 09:45 Stadthalle The Free-Electron Laser at DESY: Coherent, Short Pulse XRays for Structure Research — •Jochen Schneider — Deutsches Elektronen-Synchroton DESY, Notkestr 85, 22607 Hamburg Free-electron X-ray lasers driven by linear accelerators open exciting new research opportunities in physics, chemistry, material- and geosciences as well as in structural biology. After a description of the principles of a free-electron laser the results obtained at the FEL at the TESLA Test Facility at DESY will be discussed. In 2004 a user facility will be available for wavelengths down to 24 nm and later down to 6 nm. Together with a linear collider for particles physics a free-electron X-ray laser laboratory has been presented in March 2001 as part of the TESLA project. The layout of the laser facility and aspects of its scientific case will be presented.

Plenarvortrag

PV VI Do 09:00 Stadthalle Optische Spektroskopie an exotischen Isotopen — •Hartmut Backe — Institut f¨ ur Kernphysik der Johannes Gutenberg-Universit¨at, D-55099 Mainz Die kollineare Laserspektroskopie kann als die Schl¨ usselmethode angesehen werden, mit der in den letzten 20 Jahren detaillierte Informationen u ¨ber Gestalt¨anderungen und Struktur von Atomkernen langer Ketten radioaktiver Isotope gewonnen wurden. In diesem Vortrag sollen unter “exotisch” radioaktive Isotope verstanden werden, die mit dieser Methode nicht untersucht werden k¨onnen. Dazu geh¨oren z. B. Americium-Spaltisomere, die nur einer Rate von ca. 10/s erzeugt werden und nur kurze Halbwertszeiten T1/2 =1-14 ms haben, genauso wie das Isotop 255 Fm (Z = 100) mit T1/2 =20.1 h, das in einem Kernreaktor nur in ng Mengen erbr¨ utet werden kann, und f¨ ur das keinerlei atomare Niveaus bekannt sind. In beiden F¨allen wurden mit der Resonanzionisationsspektroskopie in einer optischen Puffergaszelle spektroskopische Informationen gewonnen. Zukunftsperspektiven umfassen die Spektroskopie von schweren Elementen mit Z > 100, von Isotopen mit lithium¨ahnlicher Elektronenkonfiguration im Speicherring ESR der GSI mit Hilfe eines R¨ontgenlasers oder sp¨ater einer Energie von 20 GeV/Nukleon mit einem herk¨ommlichen Laser in Kombination mit einem R¨ontgenKristallspektrometer. Unterst¨ utzt durch das BMBF unter 06 MZ959I

Plenarvortrag PV VII Do 09:45 Stadthalle Massenspektrometrie in den Biowissenschaften: Entwicklungen im Grenzgebiet zwischen Physik, Chemie, Biologie und Medizin — •Franz Hillenkamp — Institut f¨ ur Medizinische Physik und Biophysik, Universit¨at M¨ unster, Robert-Koch-Str. 31, 48149 M¨ unster Die moderne Massenspektrometrie hat in den letzten zehn Jahren einen Siegeszug in den Biowissenschaften angetreten. Dies wird deutlich an der Schl¨ usselrolle, die die Massenspektrometrie schon jetzt in der Proteinanalytik spielt. Weitere wichtige Anwendungen, vor allem in der genomischen Analyse und Diagnostik, sind klar absehbar. Der Erfolg beruht zum einen zentral auf der Einf¨ uhrung der neuen Verfahren, Elektrospray Ionisation (ESI) und Matrix-unterst¨ utzte La-

Plenarvortr¨ age ser Desorption/Ionisation (MALDI), die es erm¨oglicht haben, biologische Makromolek¨ ule intakt in die Gasphase zu u uhren und zu ionisieren. ¨berf¨ Hohe Nachweisempfindlichkeit im Femtomol-Bereich und Durchbr¨ uche bei der Leistungsf¨ahigkeit moderner Massenspektrometer haben ebenfalls wesentlich zum Erfolg beigetragen. Zum zweiten beruht der Erfolg aber nicht zuletzt auch auf einer intelligenten und zielgerichteten Kombination von Methoden der Molekularbiologie, der Biochemie und klassischer Trennverfahren der analytischen Chemie mit den physikalischen Leistungskriterien der Massenspektrometrie. ¨ Im Vortrag wird nach einem kurzen Uberblick u ¨ber den gegenw¨artigen Stand der Anwendungen vor allem in der Proteomik die Entwicklung am Beispiel der Massenspektrometrie von DNA/RNA Oligonukleotiden dargestellt werden.

Plenarvortrag

PV VIII Fr 09:00 Stadthalle Physikalische Pr¨ azisionsexperimente im Weltraum – Fundamentale Tests und neue Perspektiven — •Wolfgang Ertmer — Institut f¨ ur Quantenoptik, Universit¨at Hannover, Welfengarten 1, 30167 Hannover In der Vergangenheit sind die meisten wissenschaftlichen Satellitenprojekte der Erkundung unseres Planetensystems, der Sonnen- und Erdbeobachtung sowie der Astronomie gewidmet gewesen. Inzwischen hat es jedoch ganz wesentliche Fortschritte im Bereich der Atomphysik, der Optik und Metrologie gegeben, die ganz neue Perspektiven f¨ ur Satellitenexperimente bzw Projekte auf der Internationalen Weltraumstation er¨offnen. Im Rahmen des Vortrages werde ich eine kurze Bilanz der bisherigen Aktivit¨aten ziehen und dann besonders auf die neuen M¨oglichkeiten, wie sie

heutige moderne Methoden der Optik und der Atomoptik am Quantenlimit bieten, eingehen.

Plenarvortrag PV IX Fr 09:45 Stadthalle Deceleration and Trapping of Neutral Dipolar Molecules — •Gerard Meijer — FOM Institute for Plasma Physics ‘Rijnhuizen’, Edisonbaan 14, NL-3439 MN Nieuwegein, The Netherlands — Dept. of Molecular and Laser Physics, University of Nijmegen, Toernooiveld 1, NL-6525 ED Nijmegen, The Netherlands Over the past few decades, physicists have steadily learned to cool atoms to lower and lower temperatures and to gain increasing control over them, with exciting and sometimes unforeseen consequences. The payoffs have included atom interferometry, precision spectroscopy, BoseEinstein condensates, and even atom lasers. Not surprisingly, those who work with molecules rather than atoms also want in the game. The challenges – formidable enough for atoms – loom even larger for molecules. Nevertheless, a number of chemical physicists have entered the quest, with the goal of bringing molecules to sub millikelvin temperatures, slow enough to be trapped or otherwise manipulated(See: B.G. Levi, ‘Hot prospects for ultracold molecules’, Physics Today 53 (2000) 46–50). In this presentation an overview will be given of the different methods that are currently employed to produce samples of ‘Cold Molecules’. In particular, the method to actively decelerate and subsequently trap dipolar molecules using time-varying inhom*ogeneous electric fields, a method pioneered in our lab, will be explained in detail, and the fascinating future prospects of this experimental approach will be sketched.

Atomphysik

Tages¨ ubersichten

ATOMPHYSIK (A)

Prof. Dr. U. Heinzmann Lehrstuhl f¨ ur Molek¨ ul- und Oberfl¨achenphysik Universit¨at Bielefeld Universit¨atsstraße 25 33615 Bielefeld E-Mail: [emailprotected] Telefon +49(0)521/106-5469 Telefax +49(0)521/106-6001

¨ ¨ UBERSICHT DER HAUPTVORTRAGE UND FACHSITZUNGEN (H¨ors¨ale HS 22/B01, 15/E10, 01/E01, 01/E02, 01/EZ04) Hauptvortr¨ age AI

Mo

14:00 (HS 15/E10)

A II

Mo

14:40 (HS 15/E10)

A III A IV

Mo Di

15:20 (HS 15/E10) 11:00 (HS 22/B01)

AV

Di

11:40 (HS 22/B01)

A VI

Di

12:20 (HS 22/B01)

A VII

Di

11:00 (HS 15/E10)

A VIII

Di

11:40 (HS 15/E10)

A IX

Di

12:20 (HS 15/E10)

AX

Mi

14:00 (HS 15/E10)

A XI

Mi

14:40 (HS 15/E10)

A XII

Mi

15:20 (HS 15/E10)

A XIII A XIV

Do Do

11:00 (HS 15/E10) 11:40 (HS 15/E10)

A XV

Do

11:40 (HS 01/E01)

Quantenkryptographie mit verschr¨ ankten Zweiphotonenzust¨ anden, Wolfgang Tittel Koh¨ arente Atomoptik mit dem Atomlaser, Michael K¨ohl, Theodor W. H¨ansch, Tilman Esslinger Kristalline Ionenstrahlen, Tobias Sch¨atz, Ulrich Schramm, Dietrich Habs Experimente mit einzelnen Atomen – vom Test der Grundlagen der Quantenphysik zu einer neuen Atomuhr und andere Anwendungen, Herbert Walther Kontrollierte Prozesse mit neutralen Atomen: Einzelne Atome erwarten einzelne Photonen, Dieter Meschede Fundamental limits for coherent manipulation on atom chips, Carsten Henkel, Peter Kr¨ uger IR-UV Doppelresonanzspektroskopie an der DNA-Base Adenin, Karl Kleinermanns, Christian Pl¨ utzer Photodissoziation und K¨ afigeffekt von Molek¨ ulen in verschiedenen Clusterumgebungen, Udo Buck Minilabor aus Heliumtr¨ opfchen – Synthese und Charakterisierung von Komplexen im Millikelvin-Bereich, F. Stienkemeier, P. Claas, M. Wewer, C.P. Schulz Das magnetische Moment des Myons - Gegenw¨ artiger Stand der Forschung und zuk¨ unftige M¨ oglichkeiten, Klaus Jungmann Transversales K¨ uhlen und Heizen von Ionen in Kristallen, Florian Gr¨ uner, Walter Assmann, Mario Schubert, Friedhelm Bell, Sarkis Karamian, Jens-Ulrik Andersen Nicht-Sequentielle Doppelionisation von Atomen in intensiven Laserfeldern, Andreas Becker, F.H.M. Faisal Ein neuer Wert f¨ ur die Masse des Elektrons, Thomas Beier Sektorfeldmassenspektrometrie: Energetik und Dynamik zerfallender Molek¨ ulionen, Tilmann M¨ark, Rajendra Parajuli, Sara Matt, Paul Scheier, Aleksandar Stamatovic Electrodynamical Trapping - A Tool for Cold Gas Phase and Surface Studies Relevant to Astrophysical Chemistry, Stefan Schlemmer

Atomphysik

Tages¨ ubersichten

A XVI

Fr

11:00 (HS 15/E10)

A XVII

Fr

11:40 (HS 15/E10)

A XVIII

Fr

12:20 (HS 15/E10)

A XIX

Fr

11:00 (HS 22/B01)

A XX

Fr

11:40 (HS 22/B01)

A XXI

Fr

12:20 (HS 22/B01)

Photoelektronenspektroskopie an freien massenselektierten Metallclustern, Bernd v.Issendorff Ion-impact multiple ionization and fragmentation of molecules, N.M. Kabachnik, B. Siegmann, U. Werner, H.O. Lutz Fluoreszenzanalyse nach Innerschalen-Anregung freier Atome und Molek¨ ule, Michael Meyer Optical dipole-dipole coupling between two individual molecules, Christian Hettich, Carmen Schmitt, Jan Zitzmann, Sergei K¨ uhn, Vahid Sandoghdar Quantenphasen¨ ubergang zwischen superfluider und Mott-Isolator Phase in einem ultrakalten Gas von Atomen, Immanuel Bloch, Markus Greiner, Olaf Mandel, T.W. H¨ansch Spin Resonanz mit gespeicherten Ionen, Ch. Wunderlich

Die Hauptvortr¨age A I bis A VI und A XIX bis A XXI sind gemeinsame Hauptvortr¨age mit dem FV Quantenoptik. Die Hauptvortr¨age A VII bis A IX, A XV und A XVIII sind gemeinsame Hauptvortr¨age mit dem FV Molek¨ ulphysik. Die Hauptvortr¨age A XIII und A XIV sind gemeinsame Hauptvortr¨age mit dem FV Massenspektrometrie. Fachsitzungen A1 A2 A A A A A A A A A A

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

A 13 A 14 A 15 A 16 A 17 A 18

Multiphotonen I Cluster I: Molek¨ ule und Atome in Heliumclustern (gemeinsam mit FV Molek¨ ulphysik) Experimentelle Verfahren Atomst¨ osse Cluster II (gemeinsam mit dem FV Molek¨ ulphysik) Elektronenstreuung/-rekombination Ion/Molek¨ ul/Festk¨ orperst¨ osse Cluster III (gemeinsam mit FV Molek¨ ulphysik) Poster I Photoionisation I (gemeinsam mit FV Molek¨ ulphysik) Atomspektroskopie Cluster IV: Molekulare Cluster, Theorie (gemeinsam mit FV Molek¨ ulphysik) Photoionisation II (gemeinsam mit FV Molek¨ ulphysik) Multiphotonen II / Theorie Cluster V (gemeinsam mit FV Molek¨ ulphysik) Photoionisation III (gemeinsam mit FV Molek¨ ulphysik) Atome in ¨ ausseren Feldern Poster II

Mo 16:30–18:30 Mo 16:30–18:30

HS 15/E10 HS 01/E01

A 1.1–1.8 A 2.1–2.8

Di Di Di Di Di Di Mi Mi Mi Mi

HS 15/E10 HS 01/E02 HS 01/E01 HS 15/E10 HS 01/E02 HS 01/E01 Schloss HS 15/E10 HS 01/EZ04 HS 01/E01

A A A A A A A A A A

Do 14:00–16:00

HS 15/E10

A 13.1–13.8

Do 14:00–16:00 Do 14:00–15:45 Do 16:30–17:30

HS 01/EZ04 HS 01/E01 HS 15/E10

A 14.1–14.8 A 15.1–15.7 A 16.1–16.4

Do 16:30–17:30 Do 17:30–19:30

HS 01/EZ04 Schloss

A 17.1–17.4 A 18.1–18.16

14:00–16:00 14:00–15:45 14:00–15:45 16:30–18:30 16:30–17:45 16:30–17:30 11:00–13:00 16:30–18:30 16:30–18:30 16:30–18:30

3.1–3.7 4.1–4.7 5.1–5.7 6.1–6.8 7.1–7.5 8.1–8.2 9.1–9.26 10.1–10.8 11.1–11.8 12.1–12.8

Auf die fachliche N¨ ahe zu dem Symposium SYFS Femtosekundenspektroskopie Di 14:00–18:30 in HS 15/E07 wird besonders hingewiesen.

Atomphysik

Tages¨ ubersichten

Mitgliederversammlung des Fachverbands Atomphysik Do 12:20–13:00

HS 15/E10

Tagesordnung: 1. Bericht des Vorsitzenden 1.1 Fr¨ uhjahrstagung Osnabr¨ uck 1.2 Vorstandsrat 2. Zuk¨ unftige Tagungen 3. Wahl des neuen Vorsitzenden Wahlvorschlag H. Schmidt-B¨ocking, Frankfurt 4. Wahl des neuen stellvertretenden Vorsitzenden Wahlvorschlag J. M. Rost, Dresden 5. Verschiedenes

Atomphysik

Hauptvortr¨ age

Hauptvortr¨ age Hauptvortrag

A I Mo 14:00 HS 15/E10 Quantenkryptographie mit verschr¨ ankten Zweiphotonenzust¨ anden — •Wolfgang Tittel — Institute of Physics and Astronomy, University of Aarhus, Ny Munkegade, DK-8000 Aarhus, Denmark Seit der Entdeckung 1984 hat sich die Quantenkryptographie (auch Quantenschl¨ ussel¨ ubertragung) in rasantem Tempo entwickelt und steht heute als erstes Protokoll der Quanteninformationsverarbeitung kurz vor dem Sprung zu einer industriellen Anwendung. Der Grossteil der Prototypen beruht auf dem Einsatz von schwachen Pulsen zur Realisierung von einzelnen Photonen als Tr¨ager der Quanteninformation. K¨ urzlich wurden ebenfalls auf Quantenkorrelationen von Photonenpaaren basierende Systeme entwickelt. Nach einer kurzen Einf¨ uhrung in auf schwachen Pulsen basierende Realisierungen werden zur Zeit noch bestehende Probleme angesprochen - Reichweite bzw. Sicherheit der Schl¨ ussel¨ ubertragung. Eine m¨ogliche L¨osung bieten auf Photonenpaarkorrelationen basierende Systeme. Nach einer Einf¨ uhrung in die nicht-klassischen Eigenschaften solcher Paare und deren Einsatz in der Quantenkryptographie wird eine konkrete Realisierung n¨aher vorgestellt. Diese beruht auf sogenannten zeitverschr¨ankten Photonenpaaren und eignet sich besonders gut zur Schl¨ ussel¨ ubertragung u ¨ ber Glasfasern. Abschliessend werden Vorund Nachteile der verschiedenen Realisierungen gegen¨ ubergestellt und ein Ausblick in die m¨ogliche weitere Entwicklungen gegeben.

Hauptvortrag

A II Mo 14:40 HS 15/E10 Koh¨ arente Atomoptik mit dem Atomlaser — •Michael K¨ ohl1 , ur Theodor W. H¨ ansch2 und Tilman Esslinger1 — 1 Institut f¨ Quantenelektronik, ETH Z¨ urich, CH-8093 Z¨ urich, Schweiz — 2 Sektion Physik der Universit¨at M¨ unchen, Schellingstraße 4/III, 80799 M¨ unchen Atomlaserstrahlen, die aus atomaren Bose-Einstein Kondensaten extrahiert werden, stellen eine koh¨arente Materiequelle mit faszinierenden Eigenschaften dar: der sich im Gravitationsfeld ausbreitende Strahl ist u ¨ber seine gesamte L¨ange phasenkoh¨arent. Dies konnten wir erstmals im Experiment direkt nachweisen [1]. Der Atomlaserstrahl wird an einem Spiegel f¨ ur Materiewellen retro-reflektiert, so daß sich der einlaufende und der reflektierte Anteil des Strahls mit einer Zeitverz¨ogerung u ¨berlagern. Aus dem Kontrast des resultierenden Interferenzmusters wird die Linienbreite und somit die Koh¨arenzzeit des Atomlaserstrahls bestimmt. F¨ ur den Einsatz von koh¨arenten Atomlaserstrahlen in Pr¨azisionsanwendungen wie Atominterferometern haben wir koh¨arenzerhaltende atomoptischen Elemente wie Spiegel, Strahlteiler und Resonator [2] sowie ein kontinuierliches, zustand-selektives Nachweisverfahren f¨ ur den Strahl [3] entwickelt. [1] M. K¨ohl, T.W. H¨ansch, T. Esslinger, Phys. Rev. Lett. 87, 160404 (2001). [2] I. Bloch, M. K¨ohl, M. Greiner, T.W. H¨ansch, T. Esslinger, Phys. Rev. Lett. 87, 030401 (2001) [3] M. K¨ohl, T.W. H¨ansch, T. Esslinger, Phys. Rev. A (Rapid Comm.), im Druck.

Hauptvortrag

A III Mo 15:20 HS 15/E10 Kristalline Ionenstrahlen — •Tobias Sch¨ atz, Ulrich Schramm und Dietrich Habs — Sektion Physik der LMU M¨ unchen Vor mehr als 15 Jahren wurde der Phasen¨ ubergang zum kristallinen Ionenstrahl, der eine neue Materieform in der Beschleunigerphysik darstellt, vorhergesagt und k¨ urzlich im Speicherring PALLAS (f¨ ur Strahlenergien kleiner 10 eV) erstmals realisiert. Kristalline Strahlen sind nicht nur die brillantesten Ionenstrahlen, sie zeichnen sich durch fundamental neue Eigenschaften aus, zeigen z.B. eine hohe Resistenz gegen Heizprozesse und u uhlung mehrere tausend Uml¨aufe. ¨berleben damit auch ohne K¨ Dreidimensionale kristalline Strahlen werden erreicht, gepulste Strahlen k¨onnen kristallisiert, ihre Struktur und Dimensionalit¨at variiert werden, ohne den Kristallstrahl dabei aufzuschmelzen. Es werden die experimentellen Ergebnisse aus PALLAS vorgestellt, die auftretenden Limitierungen und Gegenmaßnahmen aufgezeigt und M¨oglichkeiten diskutiert, die hier gewonnenen Resultate auf große Speicherringe zu u ¨bertragen.

Hauptvortrag

A IV Di 11:00 HS 22/B01 Experimente mit einzelnen Atomen – vom Test der Grundlagen der Quantenphysik zu einer neuen Atomuhr und andere Anwendungen — •Herbert Walther — Sektion Physik der Universit¨at M¨ unchen und Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, 85748 Garching b. M¨ unchen Experimente mit einzelnen Atomen werden diskutiert, wobei in erster Linie auf die Quantenph¨anomene in der Strahlungswechselwirkung einge¨ gangen wird. Weiterhin wird ein Uberblick u ¨ber die Anwendungen der Experimente insbesondere f¨ ur eine neue Atomuhr, f¨ ur die Quanteninformation und f¨ ur Experimente zum Quantencomputer gegeben. Experiments with single atoms will be reviewed being performed to study the quantum phenomena in radiation interaction. Furthermore applications will be discussed aiming mainly to a new frequency standard and applications in quantum information and quantum computing.

Hauptvortrag A V Di 11:40 HS 22/B01 Kontrollierte Prozesse mit neutralen Atomen: Einzelne Atome erwarten einzelne Photonen — •Dieter Meschede — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Universit¨at Bonn Wir stellen ein Experiment vor, das es erlauben wird, Quantenprozesse zwischen neutralen Atomen und Lichtfeldern auf der Ebene einzelner Atome und Photonen genau zu kontrollieren. In einer magneto-optischen Falle wird dazu eine genau festgelegte, kleine Anzahl von neutralen Atomen pr¨apariert. Sie werden anschließend mit 100 Prozent Ausbeute in eine optische Dipolfalle umgeladen, die perfekte Kontrolle aller inneren und ¨außeren Freiheitsgrade verspricht. Die Dipolfalle wirkt als ”optische Pinzette” und erlaubt es, ein, zwei oder mehr Atome in deterministischer Weise und u ¨ber Distanzen bis zu 1cm an andsere Orte zu bef¨ordern. Die Atome k¨onnen zum Beispiel in einen Resonator eingebracht werden, in welchem die Wechselwirkung mit dem Strahlungsfeld geschaltet werden kann. Dabei sollten sich u.a. verschr¨ankte Zust¨ande herstellen lassen. Hauptvortrag

A VI Di 12:20 HS 22/B01 Fundamental limits for coherent manipulation on atom chips — •Carsten Henkel1 and Peter Kr¨ uger2 — 1Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Potsdam, D–14469 Potsdam — 2 Physikalisches Institut, Universit¨at Heidelberg, D–69120 Heidelberg Miniaturization is expected to enhance the potential of atom optics, as did the integration of electronic circuits. Atom chips currently trap atoms a few micrometers above a structured substrate using electric currents, charges or micromagnets. In these small devices, thermal or technical noise generates electromagnetic field fluctuations and reduces the trap lifetimes and the atomic coherence. We focus here on magnetic traps based on wires and investigate the fundamental limits imposed by current shot noise. Estimates show that shot noise does play a role for atoms in µm-sized traps and limits their lifetime on a timescale of seconds. We discuss the 3D magnetic field geometry in chip traps and identify strategies to reduce loss and decoherence rates. Preliminary measurements indicate that current noise is yet above the shot noise level and may explain the observed loss of a trapped cloud (D. Cassettari, Ph.D. thesis, University of Innsbruck 2000).

Hauptvortrag

A VII Di 11:00 HS 15/E10 IR-UV Doppelresonanzspektroskopie an der DNA-Base Adenin — •Karl Kleinermanns und Christian Pl¨ utzer — Institut f¨ ur Physikalische Chemie und Elektrochemie I, Heinrich Heine Universit¨at D¨ usseldorf, 40225 D¨ usseldorf Die DNA-Base Adenin wurde von uns mit Mehrphotonenionisationspektroskopie (R2PI) und IR-UV Doppelresonanzspektroskopie im ¨ Uberschalld¨ usenstrahl untersucht. In dem R2PI-Spektrum sind im Wellenl¨angenbereich von 35400 bis 36700 cm−1 zwei Tautomere zu beobachten. Die Lochbrennspektren im Bereich der N-H-Schwingungen (32003700 cm−1) wurden mit quantenmechanischen Rechnungen auf MP2/6311G(d,p) und B3LYP/6-311G(d,p) Niveau verglichen und den 9H/7HTautomeren zugeordnet. Die Zuordnung der N-H-Schwingungen wurde durch die Aufnahme von Lochbrennspektren der deuterierten Spezies ve-

Atomphysik rifiziert. Die Ionisationsenergie des 9H-Tautomers wurde mit 2-FarbenR2PI zu 69339 ± 50 cm−1 bestimmt.

Hauptvortrag A VIII Di 11:40 HS 15/E10 Photodissoziation und K¨ afigeffekt von Molek¨ ulen in verschiedenen Clusterumgebungen — •Udo Buck — Max-Planck-Institut f¨ ur Str¨omungsforschung, D-37073 G¨ottingen Die Dissoziation von Molek¨ ulen und die Wechselwirkung der entstehenden Produkte in L¨osungen oder kondensierter Materie ist ein wichtiges Forschungsgebiet der Chemischen Physik. Die gezielte Erzeugung von Clustern verschiedener Gr¨oßenverteilungen und die genaue Plazierung von Molek¨ ulen im Inneren oder auf der Oberfl¨ache dieser Cluster erm¨oglicht es, solche Untersuchungen auch an endlichen Sytemen durchzuf¨ uhren und direkt mit Rechungen zu vergleichen. Wir stellen Ergebnisse zur Photodissoziation von HBr und HI Molek¨ ulen und ihrer Komplexe in verschiedenen Edelgasclusterumgebungen vor. Meßgr¨oße ist die kinetische Energie der auslaufenden H-Atome, die in einen Flugzeitmassenspektrometer gewonnen wird. Die verschiedenen Anfangszust¨ande der Molek¨ ule werden durch Koexpansion oder pick-up Methoden erzeugt. Die jeweiligen Anteile der ungest¨ort herausfliegenden oder v¨ollig abgebremsten H-Atome h¨angen stark von der Ausgangslage (Oberfl¨acheInneres), der verschiedene Oberfl¨achenzust¨ande, des K¨afigmeterials (Ne, Ar, Kr, Xe) und der Clustergr¨oße ab. Bei Komplexen werden je nach Gr¨oße und Struktur entweder Schwingungen oder Rotationen angeregt. Schließlich gelang es uns, das Molek¨ ul HXeI nachzuweisen, das sich bei der Photodissoziation von HI-Xen bildet und in kombinierten Laser- und elektrischen Feldern orientiert wird. Hauptvortrag

A IX Di 12:20 HS 15/E10 Minilabor aus Heliumtr¨ opfchen – Synthese und Charakterisierung von Komplexen im Millikelvin-Bereich — •F. Stienkemeier1 , P. Claas1 , M. Wewer1 und C.P. Schulz2 — 1 Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Bielefeld, Universit¨atsstr. 25, 33615 Bielefeld — 2 MaxBorn-Institut, Max-Born-Str. 2a, 12489 Berlin Die Verwendung von superfluiden Helium-Nanotr¨opfchen zur Synthese und zur Untersuchung von Molek¨ ulen und Clustern bis hin zu gr¨oßeren molekularen Komplexen hat in der letzten Zeit viel Beachtung gefunden (siehe z.B.: Sonderausgabe in J.Chem.Phys. [1]). Zentrale Rolle spielt die Anwendung der Tr¨opfchen zur Matrixisolation bei tiefen Temperaturen. Am Beispiel der elektronischen Spektroskopie organischer, halbleitender Strukturen werden hierzu Ergebnisse vorgestellt, die erstmalig ei¨ ne Trennung von Ladungstransfer- und molekularen Uberg¨ angen bei diesen Systemen erlauben. Des Weiteren haben wir zur Charakterisierung von dynamischen Prozessen dotierter Heliumtr¨opfchen Kurzzeitspektroskopie angewendet. Auf diese Weise konnten neben internen molekularen Bewegungen auch die Reaktion der superfluiden Heliumumgebung nach elektronischer Anregung eingelagerter Chromophore in Echtzeit verfolgt werden. Schließlich gelang es, Alkalicluster in riesigen Spinzust¨anden zu produzieren. Diese interessanten Objekte werden in Bezug auf ihre metallischen bzw. nichtleitenden Eigenschaften vorgestellt. [1] ”Helium Nanodroplets: A Novel Medium for Chemistry and Physics“ J.Chem.Phys. 115(22), 10065–10281 (2001).

Hauptvortrag A X Mi 14:00 HS 15/E10 Das magnetische Moment des Myons - Gegenw¨ artiger Stand der Forschung und zuk¨ unftige M¨ oglichkeiten — •Klaus Jungmann — Kernfysisch Versneller Instituut, Zernikelaan, NL9747 AA Groningen, Nederland Das magnetische Moment des Myons ist wie f¨ ur jedes andere Teilchen umgekehrt proportional zu dessen Masse. Mindestens eine der Gr¨oßen muß direkten Messungen entnommen werden, da eine Berechnung von Massen elementarer Teilchen im Rahmen einer fundermentalen Theorie bisher nicht m¨oglich sind. Allerdings kann das anomale magnetische Moment des Myons (und anderer Leptonen), d.h. die Abweichung ¨ des magnetischen g-Faktors vom Wert 2 gem¨aß der Diractheorie fUr punktf¨ormige Spin 1/2 Teilchen, sehr pr¨azise im Rahmen des Standardmodells der Teilchenphysik berechnet werden. Am Brookhaven National Laboratory wurde k¨ urzlich ein erster genauer experimenteller Wert in einem magnetischen Speicheringexperiment ermittelt. Ein Vergleich zwischen Experiment und Theorie kann Aufschl¨ usse u ¨ber m¨ogliche spekulative Erweiterungen der Standardtheorie erlauben. Es werden Aufschl¨ usse erwartet, die komplement¨ar zu denen aus Ans¨atzen in der Hochnergiephysik sind. Derzeit wird mit großem Nachdruck daran gearbeitet, sowohl die experimentelle Genauigkeit, als auch die Zuverl¨assigkeit der Theorie noch weiterhin zu verbessern. Neue Ideen f¨ ur zuk¨ unftige Beschleuniger

Hauptvortr¨ age versprechen dar¨ uberhinaus deutlich genauere Aussagen im Bereich der Suche nach ”neuerPhysik” aus Messungen an typisch atomphysikalischen Gr¨oßen und bei mittleren und sehr niedrigen Energien.

Hauptvortrag

A XI Mi 14:40 HS 15/E10 Transversales K¨ uhlen und Heizen von Ionen in Kristallen — •Florian Gr¨ uner1 , Walter Assmann1 , Mario Schubert1 , Friedhelm Bell1 , Sarkis Karamian2 und Jens-Ulrik Andersen3 — 1 Sektion Physik, Ludwig-Maximilians Universit¨at M¨ unchen, Am Coulombwall 6, 85748 Garching — 2 FLNR JINR, 141980 Dubna, Russia — 3 ACAP, Instit. of Physics and Astronomy, Aarhus University, Aarhus C, Denmark DK 8000 Gem¨ass den Vorhersagen der Theorie des Channelns von Ionen erwartet man keine Umverteilung eines eingangs isotropen Ionenflusses nach ¨ Transmission eines Kristalls. Uberraschenderweise fanden wir aber eine starke Anreicherung des Ionenflusses entlang von Kristallrichtungen (sog. transversales K¨ uhlen), bzw. in anderen F¨allen eine starke Abreicherung (sog. transversales Heizen) [1]. Neueste Messungen zeigen sogar ¨ Uberg¨ ange von K¨ uhlen auf Heizen. Systematische Untersuchungen ergaben weitere interessante Eigenschaften dieses neuen Effekts, f¨ ur den bisher keine Erkl¨arung gefunden werden konnte. Der offensichtlich komplexe Mechanismus h¨angt m¨oglicherweise mit der Dynamik der an den Streuprozessen beteiligten Elektronen zusammen. [1] W. Assmann, H. Huber, S.A. Karamian, F. Gr¨ uner, H.D. Mieskes, J.U. Andersen, M. Posselt, and B. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 83, (1999) 1759

Hauptvortrag

A XII Mi 15:20 HS 15/E10 Nicht-Sequentielle Doppelionisation von Atomen in intensiven Laserfeldern — •Andreas Becker und F.H.M. Faisal — Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Bielefeld, Postfach 10 01 31, 33501 Bielefeld Experimente zur Doppel- und Mehrfachionisation von Atomen in intensiven Laserfeldern zeigen ungew¨ohnlich hohe Wahrscheinlichkeiten f¨ ur die nicht-sequentielle (gleichzeitige) Emission von zwei oder mehr Elektronen. In den letzten beiden Jahren war es erstmals m¨oglich, die Impulsund Energieverteilungen der Ionen und der emittierten Elektronen zu messen. Die Resultate einer Analyse dieser Daten im Rahmen einer VielTeilchen S-Matrix-Theorie werden pr¨asentiert und im Hinblick auf den Mechanismus der korrelierten Emission der Elektronen diskutiert.

Hauptvortrag

A XIII Do 11:00 HS 15/E10 Ein neuer Wert f¨ ur die Masse des Elektrons — •Thomas Beier — GSI, Atomphysik, Planckstr. 1, 64291 Darmstadt Ein neuer unabh¨angiger Wert f¨ ur die Elektronenmasse in atomaren Masseneinheiten wird pr¨asentiert, me = 0.000 548 579 909 2 (4) u. Dieser Wert wird aus dem Vergleich von neuesten theoretischen Vorhersagen [1] und dem Experiment [2] f¨ ur den g-Faktor des Elektrons in 12 C5+ gewonnen. Unsere Pr¨azision ist um einen Faktor drei besser als die des gegenw¨artigen Literaturwertes, me = 0.000 548 579 911 0 (12) u.[3]. [1] T. Beier et al., New determination of the electron’s mass, accepted by Phys. Rev. Lett. [2] H. H¨affner et al., Phys. Rev. Lett. 85, 5308 (2000) [3] P. J. Mohr and B. N. Taylor, Rev. Mod. Phys. 72, 351 (2000)

Hauptvortrag

A XIV Do 11:40 HS 15/E10 Sektorfeldmassenspektrometrie: Energetik und Dynamik zerfallender Molek¨ ulionen — •Tilmann M¨ ark, Rajendra Parajuli, Sara Matt, Paul Scheier und Aleksandar Stamatovic — Institut f¨ ur Ionenphysik, A-6020 Innsbruck, Austria Durch Scannen der elektrischen Sektorfeldspannung in einem BEZweisektorfeld Massenspektrometer ist es m¨oglich die Energieverteilung der im zweiten feldfreien Raum zerfallenden metastabilen Ionen zu bestimmen. Durch Erweiterung dieser als MIKE Technik bekannten Methode einerseits auf verschiedene Zeitfenster und andererseits auch auf elektronenstoßinduzierte Zerf¨alle erh¨alt man zus¨atzliche Informationen u ¨ber die Eigenschaften der zerfallenden Ionen. Dadurch war es m¨oglich unter Verwendung entsprechender theoretischer Modelle endlich einen genauen Wert f¨ ur die Bindungsenergie von Fullerenionen (und auch von anderen Molek¨ ul- und Clusterionen) zu bestimmen. Zus¨atzlich gelang es auch Informationen u ¨ber die unterschiedlichen Zerfallsmechanismen in Abh¨angigkeit von der Gr¨oße der untersuchten Molek¨ ul- und Clusterionen zu erhalten.

Atomphysik Hauptvortrag

A XV Do 11:40 HS 01/E01 Electrodynamical Trapping - A Tool for Cold Gas Phase and Surface Studies Relevant to Astrophysical Chemistry — •Stefan Schlemmer — Institut f¨ ur Physik, Technische-Universit¨at Chemnitz, 09112 Chemnitz, Germany Radio-Frequency quadrupole traps are widely used to store ions. In combination with mass spectrometric detection schemes electrodynamical trapping has proven to be a versatile tool for studying the kinetics and dynamics of ion molecule collisions at thermal and hyperthermal energies. Higher order multipole traps are used in our laboratory to perform studies at low temperatures and low densities. This environment is used to simulate the conditions of the interstellar medium (ISM) where ion-molecule reactions determine the abundances of the molecular species observed. Small differences in energy (fine-structure energy, rotational energy or differences in zero-point energy) play an important role on the outcome of these reactions. Combination with laser techniques are used in the experiments as a very sensitive tool for IR-ion-spectroscopy and kinetics. State-specific rate coeffcients are determined in order to unravel the role of, e.g., rotation and fine-structure in such collisions. Chemical probing is employed in various studies as another universal tool to distinguish between reaction products of the same mass. Electrodynamical trapping is also used to store even macroscopic bodies. Optical detection allows for a non-destructive, high-resolution mass spectrometry of small dust particles which are ubiquitous in the ISM. To date the precision is suffcient to record the adsorption or desorption of molecules from the surface with sub-monolayer resolution.

Hauptvortrag

A XVI Fr 11:00 HS 15/E10 Photoelektronenspektroskopie an freien massenselektierten Metallclustern — •Bernd v.Issendorff — Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Freiburg, Stefan-Meier-Str. 21, 79104 Freiburg Mithilfe einer neuen Apparatur sind UV-Photoelektronenspektren von Metallclustern in einem sehr breiten Gr¨oßenbereich (von wenigen bis zu einigen tausend Atomen) gemessen worden. Hier werden Ergebnisse jeweils f¨ ur ein monovalentes Metall (Natrium), ein divalentes (Zink) und ein trivalentes (Aluminium) vorgestellt. Bei Natrium- und Zinkclustern l¨asst sich klar die elektronische Schalenstruktur beobachten, die man f¨ ur freie Elektronen in einem sph¨arischen Potential erwartet. Bei kleineren Zinkclustern bildet sich wegen der st¨arkeren Wechselwirkung der Elektronen mit dem Ionengitter eine deutlich gr¨oßere Bandl¨ ucke aus als bei Natri¨ um, was sich als Metall-Nichtmetall-Ubergang interpretieren l¨asst. Die Untersuchung großer Cluster erlaubt den Vergleich der gemessenen Ionisationspotentiale mit klassischen Modellen. Hier zeigt sich eine sehr gute ¨ Ubereinstimmung im Fall von Aluminium, w¨ahrend die geringe Elektronendichte von Natrium zu Abweichungen f¨ uhrt. Dar¨ uber hinaus erlauben die Meßwerte der großen Cluster eine Bestimmung der geometrischen Clustergr¨oße und damit der Materialdichte.

Hauptvortrag

A XVII Fr 11:40 HS 15/E10 Ion-impact multiple ionization and fragmentation of molecules — •N.M. Kabachnik1,2 , B. Siegmann1 , U. Werner1 , and H.O. ur Physik, Universit¨at Bielefeld, 33615 Bielefeld — Lutz1 — 1 Fakult¨at f¨ 2 Institute of Nuclear Physics, Moscow State University, 119899 Moscow, Russia Recent experimental and theoretical studies of ion-molecule collisions in the energy range from 100 keV to 700 MeV will be presented. The following problems will be discussed: (a) the total cross section of multiple ionization of simple molecules and the charge distribution of fragments; description of the cross section within the statistical energy deposition model; (b) the angular distribution of molecular fragments and in particular the molecular orientation effects in multiple ionization; (c) the kinetic energy release distributions and the break-down of the Coulomb explosion model. In addition, peculiarities of the fast ion collisions with complex molecular systems such as fullerenes will be discussed. In such systems a considerable part of the transferred energy is stored in the inner degrees of freedom, that leads to the emission of fragments and delayed electrons on a larger time scale. Experimental data and model calculations for ion - C60 collisions will be presented.

Hauptvortrag A XVIII Fr 12:20 HS 15/E10 Fluoreszenzanalyse nach Innerschalen-Anregung freier Atome und Molek¨ ule — •Michael Meyer — L.U.R.E., Centre Universitaire Paris-Sud, F-91898 ORSAY Cedex, France Die Anregung atomarer und molekularer Innerschalen-Resonanzen

Hauptvortr¨ age f¨ uhrt u ¨berwiegend zu elektronischer Relaxation u ¨ber Autoionisation und Auger-Zerf¨alle sowie, f¨ ur Molek¨ ule, zu nachfolgender Dissoziation. Die Analyse des Fluoreszenzspektrums im sichtbaren und ultravioletten Wellenl¨angenbereich bietet dabei eine ideale M¨oglichkeit zur detaillierten Charakterisierung der Endprodukte. Die Bestimmung des Polarisationsgrades der Fluoreszenz, z. B. nach Anregung der Xe* 4d9 6p oder Ar* 2p5 3d Resonanzen, erm¨oglicht es, die Ausrichtung und Orientierung der ionischen Zust¨ande nach dem Augerzerfall zu bestimmen, was zusammen mit Messungen der Winkelverteilung und Spin-Polarisation der Elektronen zur vollst¨andigen Beschreibung des Photoionisationsprozesses f¨ uhrt. F¨ ur molekulare Systeme wird die hohe spektrale Aufl¨osung benutzt, um Vibrations- und Rotationsniveaus von fluoreszierenden Zust¨anden einfacher Molek¨ ule (N2, CO, HCl, N2O, CO2) zu untersuchen und Aussagen u ulle an die Bewegung der ioni¨ber die Kopplung der elektronischen H¨ schen R¨ umpfe zu erhalten. Weiterhin bilden Fluoreszenzmessungen einen direkten Zugang zur Analyse der oftmals nicht nachweisbaren neutralen Dissoziationsprodukte. Generell erweist sich die Fluoreszenzanalyse gegen¨ uber konventioneller Elektronen- und Ionenspektroskopie als eine aussagekr¨aftige und komplement¨are Methode.

Hauptvortrag

A XIX Fr 11:00 HS 22/B01 Optical dipole-dipole coupling between two individual molecules — •Christian Hettich1 , Carmen Schmitt1, Jan Zitzuhn2 , and Vahid Sandoghdar2 — 1Department mann2 , Sergei K¨ of Physics, University of Konstanz, Konstanz, Germany — 2 Physical Chemistry Laboratory, ETH, Zurich, Switzerland Here we report the observation of coherent optical dipole-dipole coupling of two individual molecules. We study single fluorescent molecules in solid matrices at low temperatures that show nearly lifetime limited linewidths and very high quantum yields. This together with the well-defined position of a single molecule in a crystal makes it an ideal candidate for a number of experiments. Dipole interaction between single molecules can be studied if the molecules meet two criteria: 1) they have to be very close to each other and 2) their resonance frequencies have to be similar. We found two such molecules and by varying the intensity and frequency of the excitation laser we have seen that at high intensities a new resonance appears near the average frequency of the two molecules. At this resonance we observed photon bunching in the fluorescence which is an evidence that this resonance belongs to a two photon excitation into the state where both molecules are excited. We present the experimental data and a theoretical description by solving the master equation for the total system.

Hauptvortrag A XX Fr 11:40 HS 22/B01 Quantenphasen¨ ubergang zwischen superfluider und MottIsolator Phase in einem ultrakalten Gas von Atomen — •Immanuel Bloch1,2, Markus Greiner1,2 , Olaf Mandel1,2 und T.W. H¨ ansch1,2 — 1 Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universit¨at, ur Schellingstraße 4/III, 80799 M¨ unchen — 2 Max-Planck-Institut f¨ Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Straße 1, 85748 Garching Am absoluten Temperaturnullpunkt ist jede thermische Fluktuation ausgefroren. Doch mikroskopische Quantenfluktuationen k¨onnen dennoch einen makroskopischen Phasen¨ ubergang im Grundzustand eines Vielteilchensystems verursachen. Im Vortrag werden unsere experimentellen Ergebnisse zu einem solchen Quantenphasen¨ ubergang vorgestellt. Dieser tritt auf, wenn ein Bose-Einstein-Kondensat in ein dreidimensionales optisches Gitterpotential geladen wird. F¨ ur ein flaches Gitterpotential bilden die Atome eine superfluide Phase, bei dem jedes Atom u ¨ber das Gitter delokalisiert ist und eine perfekte Phasenkoh¨arenz besteht. F¨ ur ein tiefes Gitterpotential bewirkt die repulsive Wechselwirkung zwischen ¨ den Atomen einen Ubergang in eine Mott-Isolator Phase, bei der eine feste Zahl von Atomen auf Gitterpl¨atze lokalisiert ist und keine Phasenkoh¨arenz besteht. Im Experiment wird der Phasen¨ ubergang reversibel getrieben und die charakteristische L¨ ucke im Anregungsspektrum des Mott Isolators nachgewiesen. Die Experimente dringen in ein neues Regime der Physik der ultrakalten Quantengase vor, das von starken Korrelationen zwischen den Atomen dominiert wird und sich nicht mehr durch die u ¨blichen Thorien der schwach wechselwirkenden Bosegase beschreiben l¨aßt. Hauptvortrag

A XXI Fr 12:20 HS 22/B01 Spin Resonanz mit gespeicherten Ionen — •Ch. Wunderlich — Institut f¨ ur Laser-Physik, Universit¨at Hamburg Elektrodynamisch gespeicherte Ionen sind ideal geeignet, grundlegende

Atomphysik Fragen der Quantenmechanik, z. B. verbunden mit Verschr¨ankung, Dekoh¨arenz und Quanten-Informationsverarbeitung (QIV), zu untersuchen. In solchen Experimenten werden interne und externe Freiheitsgrade der Ionen u ¨blicherweise durch Einstrahlen von Laserlicht gekoppelt. Wir konnten zeigen, dass in einer Paul-Falle mit zus¨atzlichem Magnetfeldgradienten ein neuer Kopplungsterm zwischen Ionen auftritt analog der Spin-Spin-Kopplung in Molek¨ ulen, die f¨ ur KernspinresonanzExperimente genutzt werden - und damit die Kontrolle des Quantenzustands mehrerer Ionen auch mit langwelliger Strahlung (z. B. im Mikrowellenbereich) m¨oglich ist [1]. Eine in einer linearen Paul-Falle gespeicherte Kette von N Ionen kann somit als N-Qubit Molek¨ ul mit

Hauptvortr¨ age einstellbarer Kopplungskonstante betrachtet werden. Es werden Experimente mit einzelnen 171Yb+ Ionen vorgestellt, wobei zwei Hyperfein-Zust¨ande des elektronischen Grundzustands als Qubit dienen. Die Zustandsbestimmung von Qubits ist ein grunds¨atzliches Problem der Quantenmechanik und wichtig f¨ ur die QIV. Wir f¨ uhren eine selbstlernende Zustandssch¨atzung an identisch pr¨aparierten Qubits durch, d. h. die Messbasis wird w¨ahrend einer Mess-Sequenz abh¨angig von den vorherigen Ergebnissen gew¨ahlt [2]. [1] F. Mintert, Ch. Wunderlich, Phys. Rev. Lett. 87, 257904 (2001). Ch. Wunderlich in Laser Physics at the Limit, Springer, S.261 (2001). [2] Th. Hannemann et al., quant-ph/0110068.

Atomphysik

Montag

Fachsitzungen – Fach-, Kurzvortr¨ age und Posterbeitr¨ age –

A 1 Multiphotonen I Zeit: Montag 16:30–18:30 A 1.1 Mo 16:30 HS 15/E10 Die “absolute” Phase von Einzelzyklen-Femtosekundenlaserpulsen — •G. G. Paulus1,2 , J. F. Grasbon1 und H. Walther1,2 — 1 MPI f¨ ur Quantenoptik, 85748 Garching — 2 Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen, Sektion Physik, 85748 Garching Laserpulse mit einer Dauer von 5fs bestehen innerhalb der Halbwertsbreite aus weniger als zwei optischen Zyklen (bei 800nm Zentralwellenl¨ange). F¨ ur den zeitlichen Verlauf des elektrischen Feldes solcher Einzelzyklenpulse ist die Phase (“absolute” Phase) der Tr¨agerwelle bez¨ uglich der Pulseinh¨ ullenden maßgeblich. Deshalb ist sie von entscheidender Bedeutung f¨ ur viele Anwendungen ultrakurzer Laserpulse, inbesondere f¨ ur die Erzeugung koh¨arenter R¨ontgenstrahlung und Attosekundenpulse. Wir berichten u ¨ber ein Experiment, in dem zum ersten Mal Effekte der absolute Phase gemessen wurden. Dazu wurde die Emission von Photoelektronen in entgegengesetzte Richtungen untersucht. Die absolute Phase macht sich in einer Antikorrelation der Anzahl der nach links bzw. nach rechts emittierten Elektronen bemerkbar [1]. [1] Nature 414, 182 (2001) A 1.2 Mo 16:45 HS 15/E10 Messung absoluter Wirkungsquerschnitte nicht ges¨ attigter Multiphotonenprozesse mittels eines ortsaufl¨ osenden Flugoder2 , D. zeitmassenspektrometers — •S. M. Walz1 , H. Schr¨ Charalambidis3 und B. Witzel1 — 1 Fak.Physik, Uni.Freiburg — 2 MPI, M¨ unche — 3 Fo.R.T.H., Heraklion, Kreta Wirkungsquerschnitte von Multiphotonenionisierungsprozessen spielen f¨ ur die Lasermassenspektroskopie, die wir f¨ ur analytische Zwecke einsetzen (z.B. L-SNMS[1]), eine entscheidende Rolle. Eine spezielle Entwicklung eines ortsaufl¨osenden Flugzeitmassenspektrometers detektiert Ionen, die ausschließlich in einem wohl definierten Volumen ((2000*200*200)µm3 ) erzeugt worden sind. Dieses Verfahren erlaubt eine Messung des absoluten Wirkungsquerschnittes [2]. Mit hinreichend großer Laserintensit¨at kann man u ¨ber die S¨attigung des Ionisationsprozesses die Zahl der Neutralteilchen im Messvolumen bestimmen. Untersucht wird Eisen, das u ¨ber einen Sputterprozess in die Gasphase gebracht und mit einen KrF-Laser (500fs, 248nm) ionisiert wird. Da wir diesen Prozess s¨attigen k¨onnen, dient er als Eichmessung zur Bestimmung des Wirkungsquerschnittes anderer Laserionisationspozesse (TiSa:800nm,50fs) die nicht ges¨attigt werden k¨onnen. Es wird die Methode sowie erste Ergebnisse vorgestellt. [1] U. M¨ uller, et.al. Surf. Interface Anal 27(1999)901 [2] B. Witzel, et.al. Int. J. Mass Spectrom. And Ion Proc 172 (1998) 229, B.Witzel, et.al. Phys. Rev A. 58(1998)3836 A 1.3 Mo 17:00 HS 15/E10 Nicht-sequentielle Doppelionisation von Ar und Ne in 30 fsLaserpulsen: Lichtintensit¨ at an und weit unter der Schwelle f¨ ur direkte Stoßionisation — •E. Eremina1 , H. Rottke1, W. Sandner1 , A. Dreischuh2 , F. Lindner2 , F. Grasbon2 , G. G. Paulus2 , H. Walther2 , R. Moshammer3 , B. Feuerstein3 und J. Ullrich3 — 1 Max-Born-Institut,Max-Born-Str. 2a, D-12489 Berlin ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str.1, D— 2 Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik, Saupfercheck85748, Garching — 3 Max-Planck-Institut f¨ weg 1, D-69117, Heidelberg Experimentelle Ergebnisse zur Doppelionisation von Ar und Ne in hochintensiven kurzen Laserpulsen werden vorgestellt. Zur Anregung der Atome wurde ein Ti:Saphir Lasersystem mit 30 fs Pulsdauer, 800 nm Zentralwellenl¨ange und einer Repetitionsrate von 100 kHz verwendet. Die Lichtintensit¨at im Fokus, wo der Laserstrahl einen Ar/Ne D¨ usenstrahl kreuzt, erreichte 7 × 1013 W/cm2 bis 2 × 1014 W/cm2 . In diesem Intensit¨atsbereich erfolgt Doppelionisation ausschließlich nichtsequentiell. Wir haben COLTRIMS (COld Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy) zur Messung der Impulsverteilungen von Ar2+ , Ar3+

Raum: HS 15/E10 und Ne2+ verwendet. Unter den gew¨ahlten experimentellen Bedingungen geben diese Verteilungen Informationen u ¨ber die Impulssumme der jeweiligen Photoelektronen. Die Lichtintensit¨at wurde so gew¨ahlt, das die kinetische Energie des auf den Ionenrumpf auftreffenden Elektrons im R¨ uckstreu-Bild maximal die Schwelle f¨ ur Stoßionisation erreicht. A 1.4 Mo 17:15 HS 15/E10 Intense Laser Field Ionization of Complex Molecules-The Importance of Intramolecular Multielectron Dynamics — •Matthias Lezius1 , Misha Yu. Ivanov2 , Albert Stolow2, ur and Valerie Blanchet3 — 1 Universi¨at Innsbruck, Institut f¨ Ionenphysik, Technikerstr. 25, A-6020 Innsbruck — 2 Steacie Institut for Molecular Sciences, National Research Council Canada, 100 Sussex Dr., Ottawa ON K1A 0R6 Canada — 3 Universit´e Paul Sabatier, IRSAMC 118 Route Narbonne, 31400 Toulouse, France We report the observation and characterization of a new, nonresonant intense field ionization mechanism in polyatomic molecules: non-adiabatic multi-electron (NME) dynamics. The response of a given molecule depends on parameters such as molecular geometry and bonding, the path length of delocalized electrons and/or ionization potential as well as on basic laser beam parameters such as wavelength and intensity. Popular quasi-static tunnelling models of strong field molecular ionization, based upon an adiabatic electron response, are demonstrated to be inadequate when electron delocalization becomes important. The NME ionization mechanism greatly affects molecular ionization, its fragmentation and its energetics. Such multi-electron effects are present even in the long wavelength limit. These results have important consequences for many applications of intense femtosecond pulses, from controlling molecular dynamics to mass spectrometry. A 1.5 Mo 17:30 HS 15/E10 Molekularer Stickstoff und Stickstoffcluster in der intensiven VUV Strahlung des TTF Freie-Elektronen-Lasers am DESY — •Joachim Schulz, Hubertus Wabnitz, Peter G¨ urtler, Tim Laarmann, Wiebke Laasch, Anja Swiderski und Thomas M¨ oller — HASYLAB am DESY, Notkestr. 85, 22607 Hamburg Hochintensive Laserfelder mit Leistungsdichten um 1014 W/cm2 standen bisher nur im infraroten bis nahen ultravioletten Spektralbereich zur Verf¨ ugung. Mit Inbetriebnahme von Phase I des freie-Elektronen-Lasers (FEL) der TESLA test facility (TTF) am DESY in Hamburg [1] konnten nun erstmals Messungen mit einem Laser hoher Leistungsdichte bei Wellenl¨angen um 100 nm durchgef¨ uhrt werden. Da das ponderomotive Potenzial quadratisch mit der Wellenl¨ange abnimmt und die Photonenenergie mit etwa 12.4 eV den Bereich atomarer Anregungen erreicht, sind in diesem Wellenl¨angenberich deutlich andere Anregungsmechanismen als bei Verwendung von Infrarotlasern zu erwarten. Im Rahmen der vorgestellten Experimente wurden Stickstoffmolek¨ ule und -cluster in der intensiven VUV-Strahlung des TTF-FEL untersucht. Dabei konnte Dissoziation der Molek¨ ule mit bis zu dreifach geladenen Fragmenten beobachtet werden. Die Ionenflugzeitspektren geben Aufschluss u ¨ber die kinetischen Energien der Spaltprodukte. Die kinetischen Energien und die Ionenausbeute konnten u ¨ber einen weiten Bereich von Leistungsdichten untersucht werden. Im Clusterstrahl f¨ uhrt die hohe Ionisation der Cluster zur Coulomb-Explosion. Hierbei konnte die Variation mit der Clustergr¨oße untersucht werden. [1] J. Andruszkow et al., Phys. Rev. Lett. 85 3825 A 1.6 Mo 17:45 HS 15/E10 A detailed comparison of theory and experiment of strongfield photodetachment of negative hydrogen ions — •Rainer Reichle, Hanspeter Helm, and Igor Yu. Kiyan — Fak. Physik, Univ. Freiburg, Germany H − ions in a keV beam are exposed to 250f s pulses from an OPA laser

Atomphysik operating at 2.15µm. An electron imaging technique is used to determine the momentum distributions of the photodetached electrons. The experimental data are compared with the analytical predictions from a KFR-type theory[1]. At intensities ranging up to 1.7× 1013 W/cm2 excess photon detachment channels up to 4-photons above threshold appear in the spectrum. The short laser pulse duration used circumvents saturation of the lower order detachment channels. In comparing with theory the spatial and temporal distribution of intensities in the laser focus is explicitly taken into acount, as is the kinetic distortion of the electron image due to the motion of target ions. The energy and angular distributions show the predicted quantum interference which arises when electrons of identical momentum are created at different phases of the laser pulse[2]. Research supported by the DFG (SFB 276 TP C14). [1] G.F. Gribakin and M.Yu. Kuchiev, Phys. Rev. A 55, 3760 (1997). [2] R. Reichle, H. Helm, I. Yu. Kiyan, Phys. Rev. Lett. 87, 243001 (2001) A 1.7 Mo 18:00 HS 15/E10 Fokussierte relativistische Trajektorien in gekreuzten Laserfelorr1,2 und Wolfgang Sanddern — •Ernst Lenz1,2 , Martin D¨ ner1,2 — 1 Max-Born-Institut, Berlin — 2Technische Universit¨at, Berlin In Laserfeldern, die Elektronen derart beschleunigen, daß deren Geschwindigkeit von der Gr¨oßenordnung des Lichts ist, verhindert im allge wirkende Anteil der Lorentzkraft eine meinen der proportional zu v × B R¨ uckkehr der Elektronen zu den Mutterionen[1,2]. Durch die Anordnung dreier ebener gegenl¨aufiger Wellen k¨onnen die Trajektorien dahingehend beeinflußt werden, daß die Elektronen unter ge-

Montag eignet gew¨ahlten Startpositionen wieder das Mutterion innerhalb eines Laserzyklus passieren. Diese Startpositionen sind allein durch die Feldgeometrie bestimmt. [1] N.J. Kylstra, R.A. Worthington, A. Patel, P.L. Knight, J.R. V´azquez de Aldana, and L. Roso, PRL, 85, 1835 (2000) [2] V. D. Taranukhin, Las. Phys., 10, 330 (2000) A 1.8 Mo 18:15 HS 15/E10 Atomare Ionisationsdynamik in relativistischen Laserfeldern — •Elena Gubbini1 , Ernst Lenz1 , Matthias Dammasch1 , Martin D¨ orr1,2 , Ulli Eichmann1 und Wolfgang Sandner1,2 — 1 Max Born Institut, Max Born Str. 2a, 12489 Berlin — 2TU Berlin, Optisches Institut, 10623 Berlin F¨ ur Laserintensit¨aten oberhalb von 1018 W/cm2 wird erwartet, dass relativistische Effekte die Ionisationsdynamik freier Teilchen in intensiven Laserfeldern beeinflussen. Hierzu haben wir die Mehrfachionisaur tion von Xe in schwach relativistischen Laserfeldern untersucht1 . F¨ den h¨ochsten beobachteten Ladungszustand, Xe21+ , messen wir Ionenausbeuten, die deutlich unterhalb der theoretisch erwarteten Ausbeuten nach nichtsequentieller Ionisation (z.B. durch den ” Rescattering Mechanismus ”) liegen. Statt dessen sind sie vertr¨aglich mit einem sequentiellen Ionisationsprozess. Wir zeigen anhand klassischer relativistischer Trajektorien, dass f¨ ur die verwendeten Laserintensit¨aten eine Erh¨ohung der Ionenausbeuten durch den ”Rescattering Mechanismus” auf Grund der starken Magnetfeldkomponente des Laserlichts in der Tat nicht mehr stattfindet. 1)M. Dammasch et al.,Phys. Rev. A 64,061402 (2001)

A 2 Cluster I: Moleku ¨le und Atome in Heliumclustern (gemeinsam mit FV Moleku ¨lphysik) Zeit: Montag 16:30–18:30 A 2.1 Mo 16:30 HS 01/E01 The formation of small clusters in free jet 4 He expansions. — udiger Br¨ uhl1 , Wieland Sch¨ ollkopf2 , and •Oleg Kornilov1 , R¨ ur Str¨omungsforschung, Peter Toennies1 — 1 Max-Planck-Institut f¨ G¨ottingen — 2 Harvard University, Lyman Lab, Cambridge, MA 02138 The formation of small van der Waals helium clusters with less than n = 13 atoms produced in a free jet expansion was investigated by measuring the intensity of each individual cluster by diffraction from a transmission grating with 100 nm period. The mole-fractions of the different clusters for source temperatures of 30, 12 and 6 K were measured in the range of source pressures from 0.1 to 80 bar. With increasing pressure the mole-fractions for each n pass through a maximum and almost disappear above a certain source pressure. At each temperature there was a distinct pressure before clusters n ≥ 13 appeared. At higher pressures the avalanche-like formation of larger clusters suggests that the n = 13 clusters are the critical clusters in the standard theory of hom*ogeneous nucleation. A 2.2 Mo 16:45 HS 01/E01 Hochaufl¨ osende Infrarot-Spektroskopie von Freien Radikalen in Superfluiden fl¨ ussigen Helium Nanotropfen — •Jochen K¨ upper, Jeremy M. Merrit und Roger E. Miller — University of North Carolina, Department of Chemistry, Chapel Hill, NC, 27599, USA. Spektroskopie in superfluiden fl¨ ussigen Helium Nanotropfen liefert neue Einsicht in ein weites Feld struktureller und dynamischer Prozesse, inklusive Superfluidit¨at, Solvent-Solvat Wechselwirkungen, Rotationsund Schwingungsdynamiken, die Bildung von high-spin Spezies und der selbstorganisierte Aufbau neuer Cluster-Strukturen. Infrarotlaserspektroskopie hat sich als besonders n¨ utzlich f¨ ur solche Untersuchungen herausgestellt, da die Aufl¨osung der so erhaltenen Spektren u ¨blicherweise sehr hoch ist. In unserer Gruppe verwenden wir solche Methoden zur Untersuchung von wasserstoffbr¨ ucken- und van-der-Waals-gebundenen Komplexen, Biomolek¨ ulen, Metall-Nanopartikeln und freien Radikalen. In diesem Vortrag werden unsere Ergebnisse zur Untersuchung von freien Radikalen in Helium Nanotropfen vorgestellt. Die zu untersuchenden Radikale werden mittels einer neu entwickelten kontinuierlichen Pyrolysequelle in der Gasphase dargestellt und sofort von den Heliumtropfen eingefangen, in denen sie schnell auf 0.4 K abgek¨ uhlt werden. Die einzigartigen Eigenschaften der Heliumtropfen erlauben die Synthese und Untersuchung interessanter metastabiler chemischer Systeme aus diesen

Raum: HS 01/E01 Radikalen. Es werden Ergebnisse zu organischen Radikalen und zu Clustern von kleinen Radikalen mit HF und HCN pr¨asentiert. Die Vorteile der Verwendung von Heliumtropfen gegen¨ uber Molekularstrahlexperimenten zur Untersuchung solcher Systeme werden diskutiert. A 2.3 Mo 17:00 HS 01/E01 Hochaufgel¨ oste IR-Spektroskopie an Ethylen und Ethylene Clustern in Helium-Tr¨ opfchen — •Iris Scheele1 , Andr´ 2 ur Physikalische Conjusteau und Giacinto Scoles2 — 1 Lehrstuhl f¨ Chemie II, Ruhr-Universit¨at Bochum — 2 Department of Chemistry, Princeton University, Princeton, NJ Mit Hilfe eines Farbzentrenlasers wurden im Bereich von 6150 cm−1 die ersten hochaufgel¨osten Spektren von C2 H4 und (C2 H4 )n≥2 im HeliumCluster bei 0.37 K aufgenommen. Die Untersuchungen des Monomers zeigen, daß es durch die Einlagerung in die Helium-Matrix zu einer drastischen Verk¨ urzung der Lebensdauer des angeregten ν5 + ν9 Vibrationsniveaus kommt. Die Linienbreiten der Rotations¨ uberg¨ange, welche in der Gasphase < 6 MHz [1] betragen, erh¨ohen sich im HeliumCluster auf 0.45 - 0.75 cm−1. Zudem zeigt die relativ große Anzahl an ¨ vorhandenen Uberg¨ angen deutlich, daß auch im Helium-Tr¨opfchen auf der Zeitskala des Experiments keine Spinrelaxation auftritt. Bei Anregung der Kombinationsschwingung in einer der beiden Monomereinheiten das Ethylen-Dimers sieht man im Gegensatz zum C2 H4 eine Verringerung der Linienbreite des Vibrations¨ ubergangs im Vergleich zur Gasphase. Diese ist auf die starke Abk¨ uhlung des Komplexes im Helium-Cluster zur¨ uckzuf¨ uhren, durch die hot bands, die im Wesentlichen f¨ ur die hohen Linienbreiten in der Gasphase verantwortlich sind, weggek¨ uhlt werden. [1] T. Platz und W. Demtr¨oder, Chem. Phys. Lett., 294, 397, 1998. A 2.4 Mo 17:15 HS 01/E01 Der Cage–Effekt bei der Wechselwirkung nanomatrix– isolierter Metallcluster mit starken Laserfeldern — •Josef Tiggesb¨ aumker, Tilo D¨ oppner, Thomas Diederich und Karl– Heinz Meiwes–Broer — Fachbereich Physik, Universit¨at Rostock, 18051 Rostock W¨ahrend bei der Ionisation eines freien Metallclusters die Energiedissipation nur u ¨ber die cluster–spezifischen Zerfallskan¨ale erfolgen kann, spielt bei in Heliumtropfen eingelagerten Clustern die Matrix die Rolle eines nanometergroßen K¨afigs. Als eines der Hauptemissionsprodukte nach der Wechselwirkung mit dem Laserpuls beobachtet man die Bildung

Atomphysik

Montag

von Helium–Schneeb¨allen, die im Zentrum jeweils ein– oder zweifach geladene Metallatome aufweisen. Die Struktur dieser Komplexe weist eine interessante Schalenstruktur auf, die vom verwendeten Metall abh¨angt. Mit der Pump–Probe Technik kann der Bildungsprozeß in Echtzeit untersucht werden. A 2.5 Mo 17:30 HS 01/E01 Dynamik von Metallclustern in suprafluiden Heliumtr¨ opfchen nach Femtosekundenanregung — •T. D¨ oppner, Th. Diederich, J. Tiggesb¨ aumker und K.H. Meiwes–Broer — Universit¨at Rostock, FB Physik, Universit¨atsplatz 3, 18051 Rostock Metallatome werden mit dem Pick-up Verfahren in suprafluide Heliumtr¨opfchen eingelagert. Auf diese Weise k¨onnen ultrakalte Cluster mit einer Gr¨oße bis N ≈ 100 (Ag,Pb), im Fall von Magnesium N ≤ 1500, erzeugt werden. Nach der Wechselwirkung mit Femtosekundenlaserpulsen werden die Fragmente mit einem hochaufl¨osenden Flugzeitmassenspektrometer untersucht. F¨ ur Intensit¨aten I ≥ 1015 W/cm2 werden die Cluster vollst¨andig zerst¨ort. Die Aufladung der Fragmentionen zeigt eine interessanten Kurzzeitdynamik, die sowohl durch die Variation der Laserpulsbreite als auch durch Anwendung der Pump–Probe –Technik untersucht wird. Im Gegensatz zu Experimenten an freien Clustern [1], ist die Zeitskala zum Erreichen des maximalen Ladungszustandes mit 300-500 fs k¨ urzer. Pump-Probe Messungen im Bereich moderater Intensit¨aten (1012 –1013 W/cm2 ) offenbaren eine bemerkenswerte Langzeitdynamik bis zu 100 ps. Nachdem die Intensit¨at der Clusterionen f¨ ur ein optisches Delay von einigen Pikosekunden ein Minimum durchl¨auft, zeigt sich bei gr¨oßeren Verz¨ogerungszeiten eine Reorganisation der Cluster. [1] L. K¨oller, M. Schumacher, J. K¨ohn, S. Teuber, J. Tiggesb¨aumker, and K.H. Meiwes–Broer. Phys. Rev. Lett. 82(19):3783–3786, 1999 Meiwes–Broer. A 2.6 Mo 17:45 HS 01/E01 Die Schalenstruktur in Magnesium–Clustern — •Th. Diederich, T. D¨ oppner, J. Tiggesb¨ aumker und K.-H. Meiwes–Broer — FB Physik, Universit¨at Rostock Die Erzeugung von Clustern aus hochreaktiven Elemente wie Magnesium stellt eine experimentelle Herausforderung dar. Durch die Einlagerung solcher Atome in Heliumtropfen (pick–up) ist es gelungen, reine Magnesium–Cluster herzustellen. Die Gr¨oßenverteilung kann mit Hilfe des Dampfdruckes und der Heliumtr¨opfchengr¨oße u ¨ber einen weiten Bereich variiert werden. Die durch unterschiedliche Ionisationsmethoden gewonnenen Massenspektren zeigen eine Intensit¨atsverteilung, die in allen Gr¨oßenbereichen gepr¨agt ist durch Stufen, Peaks und Cluster mit nahezu verschwindender Intensit¨at. F¨ ur kleine Cluster kann diese Struktur elektronischen Scha-

lenabschl¨ ussen zugeordnet werden. Die auftretenden magischen Zahlen stimmen nur teilweise mit den f¨ ur die Alkalicluster bekannten u ¨berein, sind aber im Rahmen eines Level–Interchange-Modells erkl¨arbar [1]. Die vollst¨andige Delokalisierung der Elektronen ist bei etwa 20 Atomen erreicht. F¨ ur Cluster gr¨oßer als 100 Atome sind die magischen Zahlen anfangs sowohl elektronischen als auch geometrischen, sp¨ater nur noch geometrischen Schalenabschl¨ ußen zuzuordnen. [1] Th. Diederich, T. D¨oppner, J. Braune, J. Tiggesb¨aumker, K.–H. Meiwes–Broer. Phys. Rev. Lett., 86(21):4807-4810, 2001 A 2.7 Mo 18:00 HS 01/E01 Spektroskopie von Porphyrinen in Helium-Clustern — •Rudolf Lehnig1 , Kirill E. Kuyanov2 , Mikhail N. Slipchenko2 und Anur Physikadrey F. Vilesov2 — 1Universit¨at Regensburg, Institut f¨ lische und Theoretische Chemie, 93040 Regensburg — 2 University of Southern California, Department of Chemistry, Los Angeles, CA 90089 Die Matrixisolationsspektroskopie in Heliumtr¨opfchen ist eine neue, vielversprechende Methode zur Untersuchung von Molek¨ ulen bei extrem tiefen Temperaturen (0, 38 K). Laser induzierte Fluoreszenzspektren von Phthalozyanin, Mg-Phthalozyanin und Zn-Tetrabenzoporphin werden vorgestellt. Die Spektren von Phthalozyanin, die mit einem gepulsten Farbstofflaser gemessen wurden, liefern eine Progression von Schwingungs¨ uberg¨angen und geben damit exakte Informationen u ¨ber die Schwingungsfrequenzen dieses großen Molek¨ uls. Hochaufl¨osende cwSpektren von Mg-Phthalozyanin zeigen eine unerwartete Aufspaltung des Bandenursprunges, die vorl¨aufig dem Spektrum mehrerer Heliumatome in der N¨ahe des eingelagerten Molek¨ uls zugeschrieben werden. A 2.8 Mo 18:15 HS 01/E01 Dotierung von Helium-Nanotr¨ opfchen mittels Laserverdampfung — •Patrick Claas, Sven Mende und Frank Stienkemeier — Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Bielefeld, Universit¨atsstr.25, 33615 Bielefeld Vorgestellt wird eine neue Methode zur Einlagerung von Fremdteilchen in Heliumtr¨opfchen. ¨ Die superfluiden Heliumcluster werden in einer Uberschallexpansion erzeugt, bei der Helium unter hohem Druck (p ≈ 50bar) und bei tiefen Temperaturen (T ≈ 18K) durch eine D¨ use ins Vakuum expandiert. Unterhalb der D¨ use wird die Oberfl¨ache eines Stabes mit intensiver Laserstrahlung beschossen und ein Plasma erzeugt. Die Ablationsprodukte werden unmittelbar in das Kondensationsgebiet des Heliums hinein verdampft und k¨onnen sich w¨ahrend des Clusterwachstums an den Tr¨opfchen anlagern. Dadurch ist es m¨oglich die Heliumcluster mit hoch schmelzenden oder mit Ionen zu dotieren.

A 3 Experimentelle Verfahren Zeit: Dienstag 14:00–16:00 Fachvortrag

A 3.1 Di 14:00 HS 15/E10 Erzeugung und Bereitstellung großer Mengen an hochpolarisiertem 3 He f¨ ur die Kernspintomographie der Lunge — •J¨ org Schmiedeskamp und Ernst W. Otten — Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Mainz, D-55099 Mainz Durch optisches Pumpen kann 3 He auf Polarisationsgrade gr¨oßer 50 % aufpolarisiert werden und eignet sich dank dieser hohen Magnetisierung sehr gut als Kontrastmittel f¨ ur die Kernspintomographie. Wir diskutieren in diesem Vortrag die Anforderung, die diese Anwendung an die Physik stellt und den derzeitigen Stand ihrer Realisierung: 1. Hoher Polarisationsgrad bei großem Durchsatz. Zur Zeit k¨onnen ca. 50 l pro Tag mit P = 50 % erzeugt werden 2. Aufbewahren in relaxationsarmen Gef¨aßen. 3. Transport in abgeschirmten magnetischen Feldern vom Polarisator zum Anwender. 4. Polarimetrie.a) Messung der statischen Magnetisierung an der Außenwand des Glasbeh¨alters b) Messung des Induktionsstosses bei der Verabreichung des Gases. 5. Applikatoreinheit: Veragreichung dosierter Boli an polarisiertem 3 He in einem bestimmten Zeitintervall. Funktionelle Studien, wie z.B. die Messung des Sauerstoffprofils in der Lunge, w¨aren ohne dieses Pr¨azisionsger¨at nicht machbar. 6. Auffangen und R¨ uckgewinnung.

Raum: HS 15/E10 A 3.2 Di 14:30 HS 15/E10 D¨ usenstrahlen mit superfl¨ ussigem Helium — •Robert E. Grisenti und J. Peter Toennies — Max-Planck-Institut f¨ ur Str¨omungsforschung, Bunsenstr. 10, D-37073 G¨ottingen Ein fl¨ ussiger Helium Strahl wurde erzeugt durch Expansion durch D¨ usen mit verschiedenen Durchmessern (d0 = 0.1 − 5 µm) und Quellendr¨ ucken P0 ≥ 1 bar in einem Badcryostat bei Temperaturen von 1.7 bis 4.2 K. Die mittlere Strahlgeschwindigkeit sinkt langsam bei sinkender Temperatur von 4.2 K bis zu dem “Lambda-Punkt”, Tλ 2.17 K. Dort f¨allt die Geschwindigkeit schlagartig von ∼ 300 m/sec auf einen konstanten Wert von etwa 30 − 60 m/sec, je nach D¨ usentyp und Quellendruck. Die Druckabh¨angigkeit der Strahlgeschwindigkeit unter dem LambdaPunkt gehorcht der Bernoulli-Gleichung f¨ ur Dr¨ ucke bis 10 bar. Bei Unterschreitung des Lambda-Punkts steigt der Fluss um einen Faktor 10 an und gleichzeitig reduziert sich die Strahldivergenz von einer cos2 ϑ Verteilung auf eine Halbwertsbreite von ∼ 1−20 mrad je nach D¨ usengeometrie. Bei Quellenbedingungen entsprechend der superfl¨ ussigen Phase wurde eine mittlere Geschwindigkeit von 30 m/s gemessen, was deutlich unter der kritischen Landau-Geschwindigkeit liegt. Dies ist der langsamste HeStrahl der je gemessen wurde.

Atomphysik

Dienstag

A 3.3 Di 14:45 HS 15/E10 Instabilit¨ aten einer Elektronenwolke in einer Penningfalle — •Carmen Angelescu1 , Peter Paasche1 , Sharath Ananthamurunther Werth1 — 1 Johannes Gutenberg Universit¨at, Inthy2 und G¨ stitut f¨ ur Physik, 55099 Mainz, Germany — 2 Bangalore University, Department of Physics,560056, Bangalore, India Wir haben eine Wolke aus ca. 105 Elektronen in einer Penningfalle von 1,5 cm Radius und u ¨berlagertem Magnetfeld bis zu 80 G gespeichert. Bei Variation der Speicherspannung findet man, daß eine Speicherung bei bestimmten Spannungen nicht m¨oglich ist, insbesondere oberhalb der H¨alfte der theoretisch maximal erlaubten Spannung f¨ ur stabile Speicherung. Die Instabilit¨aten treten auf, wenn die drei Eigenfrequenzen der oszillatorischen Bewegung in der Falle, die modifizierte Zyklotronfrequenz ωc , die achsiale Frequenz ωz , und die Magnetronfrequenz wm die Relation bilden n1 ωz + n2 ωm = ωc wobei n1 und n2 ganzzahlig sind. Diese Relation kann abgeleitet werden, wenn die Ionenbewegung in einem Potential, das durch h¨ohere Beitr¨age von der idealen Quadrupolgeometrie abweicht, mit st¨orungstheoretischen Methoden behandelt wird. Unterst¨ utzt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und DAAD (PPS Indien) A 3.4 Di 15:00 HS 15/E10 Erst Messung von Hyperfein¨ uberg¨ angen in antiprotonischem Helium — •Eberhard Widmann — Department of Physics, University of Tokyo Im Jahr 2001 gelang es der ASACUSA Kollaboration am Antiproton ¨ Decelerator (AD) des CERN erstmals, mikrowelleninduzierte Uberg¨ ange zwischen Hyperfeinniveaus in antiprotonischem Helium zu beobachten. Es handelt sich um die Hyperfeinniveaus eines hochangeregeten Zustands mit Hauptquantenzahl 37 und Drehimpulsquantenzahl 35 des exotischen ¨ ange bei ∼ 12.91 Dreik¨orpersystems p ¯–e− –He2+ . Die beobachteten Uberg¨ GHz ensprechen einem Elektronspinflip bez¨ uglich des durch den Bahndrehimpuls des Antiprotons verursachten magnetischen Moments. Die erreichte experimentelle Genauigkeit ist 1.5 × 10−5 , und die gemesse¨ nen Ubergangsfrequenzen stimmen mit Dreik¨orper-QED Rechnungen auf < 3 × 10−5 u ¨berein. Dies entspricht etwa der Genauigkeit der Rechnungen, da dort Terme der relativen Ordnung α2 ≈ 5 × 10−5 nicht mehr ber¨ ucksichtigt werden. Dies ist die erste genaue Messung des bahn-magnetischen Moments eines zusammengesetzten Teilchens, und stellt einen wichtigen Bench” mark“ f¨ ur die Dreik¨orper-QED Rechnungen dar. Die Hyperfeinstruktur von antiprotonischen Helium h¨angt dar¨ uber hinaus vom spinmagnetischen Moment das Antiprotons ab, das eine wichtige Gr¨oße f¨ ur Tests der CPT-Symmetrie darstellt und experimentell nur zu 0.3% bekannt ist. A 3.5 Di 15:15 HS 15/E10 Parity nonconservation from beams of highly charged ions — •Andrei Nefiodov, Guenter Plunien, and Gerhard Soff — Institut fuer Theoretische Physik, Technische Universitaet Dresden, Mommsenstr. 13, D-01062 Dresden The most accurate experiment on parity-nonconservation (PNC) effects has been performed for neutral Cs atoms. A recent analysis indicates a possible deviation up to 2.2σ of the experimental value for the weak charge Qw of 133 Cs from the value predicted by the standard model of electroweak interactions. The main uncertainty results from the theoretical evaluation of PNC matrix elements that require the inclusion of electron-electron correlations, the Breit interaction, and radiative corrections. To resolve this discrepancy, one can consider simpler electronic

systems, in particular, heliumlike highly charged ions. Experiments with heavy ions could also provide a test of the standard model in strong fields and beyond the tree level. Instead of the standard measurement of circular dichroism which is rather difficult to perform for x-rays, one could propose a quenching-type experiment with interference of hyperfine- and weak-quenched transitions. The latter leads to an asymmetry of the photon emission relative to the ion beam polarization. With complete beam polarization, the magnitude of the asymmetry in photon counting rates reaches about 10−4 in europium isotopes. In heliumlike ions, there is also an unique opportunity to observe a net nuclear spin-dependent P-odd effect due to the near-degeneracy of the 1s2s 1 S0 and 1s2p 3 P1 levels for nuclear charge numbers Z close to 32. A 3.6 Di 15:30 HS 15/E10 Ionenmobilit¨ atsmessungen im Bereich der superschweren Elemente mit Z≥100 — •M. Sewtz1 , H. Backe1 , A. Dretzke1 , K. uning2 , R. G. Haire3 , J.V. Kratz2 , G. KuEberhardt2 , C. Gr¨ orle2 und N. Trautmann2 — be1 , W. Lauth1 , P. Schwamb1, P. Th¨ 1 Institut f¨ ur Kernphysik und — 2 Institut f¨ ur Kernchemie der Universit¨at Mainz, D- 55099 Mainz — 3 ORNL, Oak Ridge, TN 37831, USA Zur optischen Spektroskopie an Fermium (Z=100) wurde eine Probe von 1,9 ng 255 Fm mit einer Halbwertszeit von 20,1 h im Hochflussreaktor HFIR am ORNL, Oak Ridge, erbr¨ utet. Durch Stromheizen bei etwa 1000 ◦ C wurden die Fm- Atome von einem Filament in das Puffergas einer optischen Zelle abgeheizt, mit einer Excimer- Farbstofflaser Kombination resonant ionisiert, die Ionen mit elektrischen Feldern zu einer D¨ use fokussiert und mit dem Puffergas ausgesp¨ ult. Hinter einer differentiellen Pumpstrecke wurden die Ionen schließlich massenselektiv nachgewiesen [1]. Es wurden Linienverschiebungen in den Zeitspektren atomarer und molekularer Ionen beobachtet. Die Transportzeit der Ionen vom Ionisationsort zum Detektor wird im Wesentlichen von der Driftzeit im Puffergas bestimmt. Prinzipiell kann daraus die Ionenmobilit¨at bestimmt werden. Unter der Annahme harter Kugeln k¨onnen weiterhin Ionenradien abgeleitet werden. Die relative Differenz der Ionenradien von Fm+ und Cf+ wurde zu −2% bestimmt. Dieser Wert kommt relativistischen Rechnungen nahe, die eine Kontraktion von −3% vorhersagen [2]. Die Arbeit wurde unterst¨ utzt vom BMBF (06 MZ959I). [1] H. Backe et al., Nucl. Instr. Meth. B 126, 406 (1997). [2] J.P. Desclaux, At. Data Nucl. Data Tables 12 311 (1973). A 3.7 Di 15:45 HS 15/E10 Entwicklung einer kompakten vollpermanenten 14.5 GHz Elektron Zyklotron Resonanz (EZR) Ionenquelle — •Roland Trassl1 , Ernst Galutschek2 , Erhard Salzborn1 , Hannspeter Winter2 und Friedrich Aumayr2 — 1Institut f. Kernphysik, Justus Liebig Universit¨at, Gießen — 2 Institut f. Allgemeine Physik, TU Wien Um in Experimenten zur Ion–Oberfl¨achen-Wechselwirkung den Einfluss der potentiellen Energie der Projektilionen studieren zu k¨onnen, werden Quellen f¨ ur m¨oglichst langsame und m¨oglichst hochgeladene Ionen ben¨otigt. Im Rahmen des EU-Netzwerks LEIF (Low Energy Ion Beam Facilities) wurde daf¨ ur eine 14.5 GHz EZR Ionenquelle mit folgenden Eigenschaften entwickelt. Die f¨ ur den Plasmaeinschluss notwendigen Magnetfelder werden ausschließlich durch Permanentmagnete (NdFeB) erzeugt. Um die Erzeugung hochgeladener Ionen zu beg¨ unstigen, wurde die Wand der Plasmakammer aus Aluminium gefertigt und eine sogenannte ”biased–disk” Elektrode, ebenfalls aus Aluminium, vorgesehen. Erste Ergebnisse bzgl. der Betriebsparameter und der Leistungsf¨ahigkeit dieser Ionenquelle werden vorgestellt und diskutiert.

A 4 Atomst¨ osse Zeit: Dienstag 14:00–15:45

Raum: HS 01/E02

A 4.1 Di 14:00 HS 01/E02 Elektronenverlustquerschnitte in Ar + Ar3+ St¨ oßen — •Alexander Theiß, Harald Br¨ auning, Andreas Diehl, Roland Trassl und Erhard Salzborn — Justus Liebig Universit¨at, Institut f¨ ur Kernphysik, Leihgesterner Weg 217, 35392 Giessen Elektronenverlustprozesse in hom*onuklearen St¨oßen mehrfachgeladener Ionen sind nicht nur von fundamentalem Interesse, sondern finden auch Anwendung bei Verlustabsch¨atzungen in der Planung moderner Beschleunigeranlagen. Die ersten wegweisenden Experimente wurden von 3+

Kim und Janev (Phys. Rev. Lett. 58 (1987) 1837) mit Ar3+ und Kr3+ Ionen durchgef¨ uhrt. Das Giessener-Ion-Ion-Stoßexperiment erlaubt nun eine weitergehende, detailliertere Untersuchung dieser symmetrischen Stoßsysteme. Die Verwendung zweier unabh¨angiger Ionenstrahlen, die uhrt dabei zu deutliunter einem Winkel von 17.5o gekreuzt werden, f¨ chen Vorteilen, wie z.B. eine wohldefinierte Wechselwirkungszone. Die Variation der Ionenenergie erlaubt die Untersuchung der Querschnitte als Funktion der Schwerpunktsenergie. Insbesondere aber erm¨oglicht es das Giessener Experiment die beiden Beitr¨age zum totalen Elektronen-

Atomphysik verlust — Ladungstransfer und Ionisation — getrennt zu untersuchen. Erste Ergebnisse f¨ ur das Stoßsystem Ar3+ +Ar3+ werden vorgestellt. A 4.2 Di 14:15 HS 01/E02 Hot recoils from cold atoms — •Steven Knoop1 , Jan Willem Turkstra1 , Ronnie Hoekstra1 , Reinhard Morgenstern1 , and Ron Olson2 — 1 KVI, Atomic Physics, Rijksuniversiteit Groningen, Zernikelaan 25, NL 9747 AA Groningen, The Netherlands — 2 Physics Department, University of Missouri-Rolla, Rolla, MO 65401, USA We present results on multiple-electron removal in collisions of He2+ ions on Na at 6 keV/amu impact energy. We use the new technique of MOTRIMS, which combines recoil ion momentum spectroscopy and magneto-optical (atom) trapping. This combination facilitates the measurement of the minute recoil momenta of the target ions, which are linked to impact parameter and energy gain or loss of the reaction processes. After demonstrating the versatility of MOTRIMS on multipleelectron removal in O6+ -Na collisions [1], higher-resolution experiments were done on He2+ -Na collisions. We have measured not only single and double electron capture, but also the unexpected creation of Na3+ ions. Direct ionization studies at such low collision energies (v < 0.5 a.u.) have turned out to be very difficult if not impossible. MOTRIMS offers a unique possibility to access ionization related processes at low collision energies. [1] J. W. Turkstra, R. Hoekstra, S. Knoop, D. Meyer, R. Morgenstern and R. E. Olson, Phys. Rev. Lett. 87, 123202 (2001) A 4.3 Di 14:30 HS 01/E02 Cq+ - Cs collisions studied with a laser-cooled target — •B. Eike, J. Kleinert, U. Eisenbarth, S. Hannemann, R. Grimm*, D. Schwalm, V. P. Shevelko**, and M. Weidem¨ uller — MaxPlanck-Institut f¨ ur Kernphysik, 69029 Heidelberg, Germany We present investigations of collisional processes using ultracold atoms as a target inside the Heidelberg Test Storage Ring [1]. Cesium atoms are confined in a magneto-optical trap at a temperature below 100 µK. The position of the atom cloud (dia. 100 µm) can be controlled horizontally and vertically by static magnetic fields over a range of 20 mm. The interaction of the ion beam with the cold target is monitored by measuring the loss rate of trapped atoms. The total cross section for trap-loss collisions between cesium atoms and highly charged carbon ions Cq+ (q = 3 - 6) at energies of ∼ 2 MeV × q2 is determined. The results are compared to theoretical calculations which indicate that the major contribution to the cross section is the ionization of the target rather than electron capture. ∗

Institut f¨ ur Experimentalphysik, Universit¨ at Innsbruck, Austria. ∗∗ P. N. Lebedev Physical Institute, Moscow, Russia.

[1] B. Eike et al., NIM A 441 (2000) 81. A 4.4 Di 14:45 HS 01/E02 Ionisation von Helium in relativistischen Schwerionenkollisionen — •Imre F. Barna, Norbert Gr¨ un und Werner Scheid — Institut f¨ ur Theoretische Physik, Justus-Liebig Universit¨at Gießen, Heinrich-Buff-Ring 16, D-35392 Gießen Wir stellen Ergebnisse f¨ ur Querschnitte der Einfach- und Doppelionisation von Helium in Schwerionenkollisionen vor. Dabei wird das Verfahren der gekoppelten Kan¨ale angewendet. Als Basis benutzen wir SlaterFunktionen f¨ ur gebundene Zusta¨ande und Coulomb-Wellenpakete f¨ ur ionisierte Zust¨ande. Die Ergebnisse stimmen mit experimentellen Querschnitten u ¨ berein. A 4.5 Di 15:00 HS 01/E02 Paul-Fallen-Promotion bei He+-He-St¨ ossen — •Marco Busch1 , Ryszard Drozdowski2 und Gebhard von Oppen1 — 1Techische Universit¨at Berlin, Fakult¨at II - Mathematik und Naturwissenschaften, Institut f¨ ur Atomare Physik und Fachdidaktik, Hardenbergstrasse 36, D-10623 Berlin, Deutschland — 2 University of Gdansk, Institute of Experimental Physics, ul. Wita Stwosza 57, 80-952 Gdansk, Poland

Dienstag Die Wirkungsquerschnitte f¨ ur die Besetzung einfach angeregter Zust¨ande in He-Atomen nach He+-He-St¨ossen zeigen insbesondere f¨ ur die D-Zust¨ande im mittleren Energiebereich ausgepr¨agte Resonanzen. Diese k¨onnen jedoch weder mit der Bornschen N¨aherung noch mit dem MO-Modell erkl¨art werden. Diese beiden Modellvorstellungen gelten f¨ ur die Grenzf¨alle sehr grosser bzw. sehr kleiner Projektilgeschwindigkeiten. Im mittleren Energiebereich fehlen jedoch geeignete Modellbilder. Durch die Untersuchung der stark asymmetrischen elektronischen Ladungsverteilung stossangeregter He-Atome mit der Technik der Singulett-Triplett-Anticrossings in einem ¨ausseren elektrischen Feld wurde gezeigt, dass jedoch das Modell der Paul-Fallen-Promotion die experimentellen Ergebnisse verst¨andlich macht. Demnach scheint das auf der MO-Satteldynamik aufbauende Modell der atomaren Paul-Falle und der damit verbundene Promotionsmechanismus zur Beschreibung der Stossanregung bei mittleren Energien gut geeignet zu sein. A 4.6 Di 15:15 HS 01/E02 Direkte Beobachtung optischer Na-Molek¨ ul-St¨ oße — •R. Goldstein1 , C. Figl1 , A. Grimpe1 , J. Grosser1 , O. Hoffmann1 und ur Atom- und Molek¨ ulphysik, Abteilung F. Rebentrost2 — 1 Institut f¨ ur Atomare Prozesse, Universit¨at Hannover — 2 Max-Planck Institut f¨ Quantenoptik, Garching Wir regen Stoßpaare in gekreuzten Strahlen optisch an: Na(3s) + X + hν → Na(3p) + X Variation der Polarisation des anregenden Laserstrahles erm¨oglicht eine direkte Beobachtung der Geometrie des Stoßpaares. Dies ist f¨ ur atomare Targets X erfolgreich durchgef¨ uhrt worden1,2 . Experimentelle Ergebnisse f¨ ur die molekularen Targets N2 und C2 H2 werden vorgestellt und mit theoretischen Ergebnissen aus Berechnungen klassischer Bahnen verglichen. Molek¨ ule k¨onnen Rotationsenergie im Stoß aufnehmen oder abgeben. Klassische Rechnungen sagen einen Energie¨ ubertrag von bis zu 50% der kinetischen Stoßenergie voraus. Eine Methode zur Beobachtung solcher Prozesse und erste Ergebnisse werden dargestellt. 1 J. Grosser, O. Hoffmann, F. Rebentrost: In: Atomic and Molecular Beams: R. Campargue ed., Springer 2001, 485 2 R. Goldstein, J. Grosser, O. Hoffmann, M. Jungen, M. Lehner, F. Rebentrost, and D. W¨oßner: Int. Conf. Spectral Line Shapes, Berlin, Deutschland 2001 AIP Conf. Proc. 559, 366 (2001) A 4.7 Di 15:30 HS 01/E02 Optische St¨ oße mit differentiellem Nachweis — •C. Figl1 , R. Goldstein1 , A. Grimpe1 , J. Grosser1 , O. Hoffmann1 und F. Reur Atom- und Molek¨ ulphysik, Abteilung Atobentrost2 — 1 Institut f¨ ur Quanmare Prozesse, Universit¨at Hannover — 2 Max-Planck Institut f¨ tenoptik, Garching Die optische Anregung von Stoßpaaren K(4s) + Ar + hν → K(4p) + Ar mit differentiellem Nachweis ist ein Werkzeug, um detaillierte Einblicke in Stoßprozesse zu gewinnen. Experimente mit Na(3s,3p) statt K(4s,4p) als Stoßpartner werden in unserer Arbeitsgruppe bereits seit l¨angerem durchgef¨ uhrt1,2 . Die Methode eignet sich z.B. zur direkten Darstellung der Stoßgeometrie, zur Untersuchung von nichtadiabatischen Prozessen und zum Testen von Potentialen. Es sollen die Potentiale von Kalium-Argon getestet und verbessert werden. Dazu sollen differentielle Wirkungsquerschnitte, Besetzungsverh¨altnisse von verschiedenen Ausgangskan¨alen sowie spektroskopische Daten kombiniert werden, die jeweils auf verschiedene Potentialbereiche sensibel sind. Es hat sich bereits gezeigt, daß bei keinem der vorliegenden Potentiale der abstoßenden Ast der BΣ Kurve zuverl¨assig ist. 1

J.Grosser,O.Hoffmann,F.Rebentrost.J.Phys.B 33,L577 (2000) J.Grosser,O.Hoffmann,F.Schulze Wischeler,F.Rebentrost.J.Chem.Phys 111(6),2853 (1999) 2

Atomphysik

Dienstag

A 5 Cluster II (gemeinsam mit dem FV Moleku ¨lphysik) Zeit: Dienstag 14:00–15:45 A 5.1 Di 14:00 HS 01/E01 Aufbau eines Thomson–Spektrometers zur Untersuchung der Coulombexplsion von Metallclustern in intensiven Laserfeldern — •Silvio Teuber, Tilo D¨ oppner, Thomas Fennel, Paul Radcliffe, Josef Tiggesb¨ aumker und Karl-Heinz Meiwes-Broer — Universit¨at Rostock, Fachbereich Physik, Universit¨atsplatz 3, 18051 Rostock Die Wechselwirkung von kleinen Metallclustern mit intensiven Laserfeldern f¨ uhrt zur Emission hochgeladener Ionen mit betr¨achtlichen ¨ R¨ uckstoßenergien [1]. Dabei wird eine starke Uberh¨ ohung in der Ionisationswahrscheinlichkeit beobachtet, wenn die Laserstrahlung resonant an das Plasmon des Clusters einkoppelt [2]. Eine wichtige Fragestellung ergibt sich aus dem Expansionsprozeß der hochionisierten Clusterbestandteile: Handelt es sich um eine Coulombexplosion oder dominiert eine hydrodynamische Expansion? Zu Beantwortung dieser Frage muß man die R¨ uckstoßenergie in Abh¨angigkeit vom Ladungszustand vermessen. Das zu diesem Zweck aufgebaute Thomson– Spektrometer wird vorgestellt und dessen Leistungsf¨ahigkeit an ersten Testbeispielen gezeigt. [1] L. K¨oller, M. Schumacher, J. K¨ohn, S. Teuber, J. Tiggesb¨aumker, K.–H. Meiwes–Broer. Phys. Rev. Lett., 82(19):3783–3786,1999. [2] S. Teuber, T. D¨oppner, T. Fennel, J. Tiggesb¨aumker, K.–H. Meiwes– Broer. Eur. Phys. J. D., 16(1-3):59–63,2001. A 5.2 Di 14:15 HS 01/E01 Ionisation von Metallclustern in intensiven Laserfeldern – Ein Modellsystem f¨ ur die Licht–Materie Wechselwirkung — •Josef Tiggesb¨ aumker, Silvio Teuber, Tilo D¨ oppner, Thomas Fennel, Paul Radcliffe und Karl–Heinz Meiwes–Broer — Fachbereich Physik, Universit¨at Rostock, 18051 Rostock Die Einkopplung intensiven Laserlichts in Nanoteilchen unterscheidet sich signifikant von der Wechselwirkung mit einzelnen Atomen. Die Ursache sind Vielteilcheneffekte, die einen deutlichen Einfluß auf den Ionisationsquerschnitt haben. Dieses Verhalten ist typisch f¨ ur die bislang untersuchten Metallcluster. Aufgrund der hohen Anregungsenergie des Plasmons in Kohlenstoffclustern und Fullernen spielt dieser Effekt nur eine untergeordnete Rolle. Durch Molekulardynamik–Simulationen in Verbindung mit Dichtefunktionaltheorie ist es m¨oglich, ein zumindest qualitatives Bild des Wechselwirkungsprozesses zu erhalten. A 5.3 Di 14:30 HS 01/E01 Ladungstr¨ ager-Lokalisation in stossinduzierter Mehrfachionisation von Van-der-Waals Clustern — •Thomas Schlath¨ olter1 , Flesch2 und Ronnie Hoekstra1 , Werner Tappe2 , Roman Eckart R¨ uhl2 — 1 KVI Atomic Physics, Zernikelaan 25, 9747AA Groningen The Netherlands — 2 Fachbereich Physik, Universit¨at, Osnabr¨ uck, Barbarastr. 7, 49069 Osnabr¨ uck, Germany Wir berichten u ¨ber Ladungstrennungsph¨anomene bei der Mehrfachionisation und Fragmentation von Argon-Clustern. Die Cluster wurden durch Wechselwirkung mit hochgeladenen Xeq+ (5 ≤ q ≤ 25) Ionen ionisiert. Die Analyse der Produkte erfolgte mittels Flugzeitmassenspektrometrie und Ionen-Ionen Koinzidenzmessungen. Wir beobachteten eine starke Abh¨angigkeit der Fragmentverteilung vom Xe Ladungszustand q. Insbesondere konnten wir die Bildung mehrfach geladener atomarer Arr+ Fragmente bis hin zu r = 7 nachweisen. Unseres Wissens nach sind Ladungsverteilungen derart fern vom Gleichgewichtszustand bisher nicht in van-der-Waals Clustern beobachtet worden. Wir f¨ uhren das extreme Nicht-Gleichgewicht auf zwei charakteristische Bedingungen in unserem Experiment zur¨ uck: schwach wechselwirkende Target-Konstituenten sowie schneller und sanfter Ladungs¨ ubertrag. Zusammenfassend weisen unsere Messungen darauf hin, dass die zugrunde liegenden Anregungsund Fragmentationsdynamiken fundamental von dem abweichen, was in konventionellen Fragmentationsexperimenten (induziert durch Elektronen und Photonen)beobachtet wird. Abschliessend werden m¨ogliche Fragmentationsmechanismen diskutiert.

Raum: HS 01/E01 A 5.4 Di 14:45 HS 01/E01 + + Dimer-Evaporation aus Edelmetall-Clustern Cu+ n , Agn und Aun — •Manuel Vogel1 , Alexander Herlert1 und Lutz Schweikur Physik, Johannes-Gutenberg-Universit¨at, 55099 hard2 — 1Institut f¨ ur Physik, Ernst-Moritz-Arndt-Universit¨at, 17487 Mainz — 2 Institut f¨ Greifswald Atomare Clusterionen Mn± aus monovalenten Metallen wie z.B. Na± n, ± ± ± Li± ¨ber ihre Disn , Cun , Agn und Aun fragmentieren nach Anregung u soziationsschwelle im Allgemeinen durch Abgabe eines neutralen Monomers M . F¨ ur solche Cluster aus einer kleinen, ungeradzahligen Anzahl von Atomen jedoch existiert ein konkurrierender Fragmentationsprozeß, n¨amlich die Abgabe eines neutralen Dimers M2 . Mittels Photodissoziation in einer Penning-Falle gespeicherter Clusterionen Mn+ (M=Cu, Ag, Au) wurde das Verzweigungsverh¨altnis dieser beiden Fragmentationskan¨ale als Funktion der Clustergr¨oße n, der Anregungsenergie E und des Elements M untersucht. Dabei zeigt sich in allen F¨allen mit zunehmen¨ der Clustergr¨oße ein charakteristischer Ubergang von Dimer-Abgabe zu Monomer-Abgabe, dessen Verlauf von der Stellung des Elements im Periodensystem abh¨angt. Zudem ist das Verzweigungsverh¨altnis abh¨angig von der Anregungsenergie. F¨ ur Kupfer-Cluster Cu+ n und Gold-Cluster nimmt der Dimer-Anteil mit steigender Anregungsenergie ab, f¨ ur Au+ n Silber-Cluster Agn+ hingegen zu. A 5.5 Di 15:00 HS 01/E01 Salt-Bridge Transition States for Charge Separation in Hydrated, Doubly Charged Metal Ions — •Martin K. Beyer — Institut f¨ ur Physikalische und Theoretische Chemie, TU M¨ unchen, Lichtenbergstraße 4, 85747 Garching Doubly charged hydrated metal ions can undergo a charge separation of the form M 2+ (H2 O)n → M OH + (H2 O)n−2 + H3 O + . For n=2 it was shown by DFT calculations [1] that a salt-bridge transition state determines the barrier height of the lowest energy pathway for alkaline earth metal dications. Here, the influence of additional solvent molecules on the potential energy surface of the reaction is discussed with Co2+ (H2 O)n , n = 2 − 4. In each case, a water molecule is first promoted from the first to the second solvation shell. Proton transfer takes place along a hydrogen bond between two water molecules of the first and second solvation shell. In the respective transition state, charge is arranged in a M 2+ − OH − − H3 O + salt-bridge. The computational results for n=4 compare favourably with the recent experimental measurement by Metz and coworkers [2], who determined the kinetic energy release due to Coulomb explosion after photoexcitation at 570 nm. [1] M. Beyer, E. R. Williams, and V. E. Bondybey, J. Am. Chem. Soc. 121, 1565-1573 (1999). [2] K. P. Faherty, C. J. Thompson, F. Aguiree, J. Michne, and R. B. Metz, J. Phys. Chem. A 105, 10054-10059 (2001). A 5.6 Di 15:15 HS 01/E01 Elektronenemission und Monomerabgabe nach Photoanregung von Goldcluster-Dianionen — •Alexander Herlert1 , Lutz ur Physik, Schweikhard2 und Manuel Vogel1 — 1 Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Universit¨at Mainz, D-55099 Mainz — 2 Institut f¨ Greifswald, D-17487 Greifswald Einfach negativ geladene Goldcluster werden in einer externen Laserverdampfungsquelle erzeugt und in eine Penningfalle transferiert. Jeweils eine Clustergr¨oße wird durch selektives Auswerfen unerw¨ unschter Ionen isoliert. Durch Elektronenstossionisation von eingepulstem Argongas werden niederenergetische Elektronen erzeugt, welche ebenfalls in der Falle gespeichert bleiben. In diesem Elektronenbad bilden sich mehrfach negativ geladene Goldcluster. Diese k¨onnen f¨ ur systematische Untersuchungen erneut selektiert werden. Nach Photoanregung zeigen sich zwei verschiedene K¨ uhlmechanismen: Elektronenemission und Monomerabgabe. Das Verzweigungsverh¨altnis wurde als Funktion der Clustergr¨oße gemessen. Kleine Goldcluster-Dianionen geben u ¨berwiegend Elektronen ab, w¨ahrenddessen bei großen die Monomerabgabe dominiert.

Atomphysik

Dienstag

A 5.7 Di 15:30 HS 01/E01 Entropie¨ anderung beim Schmelzen von massenselektierten Natriumclustern — •J¨ orn Donges, Thomas Hippler, Martin Schmidt, Bernd von Issendorff und Hellmut Haberland — Universit¨at Freiburg, Fakult¨at f¨ ur Physik, Stefan Meier Str 19 , 79104 Freiburg

Aus den kalorischen Kurven von Natriumclustern l¨aßt sich neben der Schmelztemperatur Tm auch die latente W¨arme des Schmelzens q ermitteln. Dies erlaubt eine Bestimmung der Entropie¨anderung δS = q/Tm beim Schmelzvorgang. Zwischen Tm und q wird eine unvermutete Korrelation beobachtet, außerdem zeigt die Gr¨oßenabh¨angigkeit der Entropie¨anderung beim Schmelzen von Clustern deutliche Strukturen.

A 6 Elektronenstreuung/-rekombination Zeit: Dienstag 16:30–18:30 A 6.1 Di 16:30 HS 15/E10 Einfachionisation von Praseodym-Ionen durch Elektronenstoß — •Karl Kramer, Klaus Aichele, Werner Arnold, Dag Hathiramani, Frank Scheuermann und Erhard Salzborn — Institut f¨ ur Kernphysik, Justus-Liebig-Universit¨at Giessen, 35392 Giessen In einem ”crossed-beams” Experiment wurden absolute Wirkungsquerschnitte f¨ ur die Einfachionisation von P rq+ Ionen in den Ladungszust¨anden q = 2 − 4, 6 − 8, 11 von der Einsatzschwelle bis 1keV erstmalig bestimmt. Das in Pulverform vorliegende Praseodym wurde mit Hilfe eines Verdampferofens in eine 10GHz-EZR-Ionenquelle eingebracht. Es konnten Ionenstr¨ome von bis zu 10 nA erzielt werden. Der Ionenstrahl wurde f¨ ur die Messung der Wirkungsquerschnitte mit einem intensiven Elekronenstrahl gekreuzt. Um Beitr¨age von resonanten Ionisationsprozessen im Wirkungsquerschnitt nachzuweisen, wurden zus¨atzliche Messungen mit Hilfe eines hochaufl¨osenden Energie-Scan-Verfahrens durchgef¨ uhrt. F¨ ur P r4+ zeigte der Wirkungsquerschnitt im Gegensatz zu den anderen gemessenen Ladungszust¨anden starke Beitr¨age von metastabilen Ionen. F¨ ur schwere Ionen wie die Praseodym-Ionen liegen noch keine quantenmechanischen Rechnungen vor. Daher wurde lediglich die semiempirische Lotz-Formel zum Vergleich mit den experimentell bestimmten Daten herangezogen. A 6.2 Di 16:45 HS 15/E10 Elektronenstoßionisation metastabiler He-¨ ahnlicher C4+ -Ionen — •Holger Knopp, Christian B¨ ohme, Stefan Schippers, Wei Shi und Alfred M¨ uller — Institut f¨ ur Kernphysik, Strahlenzentrum der Justus-Liebig-Universit¨at Giessen Zur Einfachionisation von Ionen tragen neben der direkten Ionisation auch indirekte Prozesse bei, allerdings m¨ ussen dabei mindestens noch zwei Elektronen am Ion vorhanden sein. Bei He-¨ahnlichen Ionen im Grundzustand kann nur durch Anregung beider Elektronen ein zus¨atzlicher Beitrag zur Einfachionisation erhalten werden. Bei metastabilen He-¨ahnlichen Ionen (1s2s) hingegen kann die resonante bzw. nichtresonante Anregung des K-Schalen-Elektrons durch eine nachfolgende Autoionisation zur Einfachionisation beitragen. Die Bestimmung des Wirkungsquerschnittes erfolgte an einer Apparatur mit gekreuzten Ionen- und Elektronenstrahlen. Dabei wurde der Wirkungsquerschnitt f¨ ur C4+ -Ionenstrahlen mit unterschiedlichem Anteil an metastabilen Ionen (1s2s) mit hoher Energieaufl¨osung und kleinem statistischen Fehler bestimmt. Durch den Vergleich der Messungen zeigt sich zweifelsfrei ein Beitrag indirekter Prozesse bei der Ionisation von C4+ (1s2s 3 S)-Ionen. Die experimentellen Ergebnisse werden mit theoretischen Rechnungen verglichen. A 6.3 Di 17:00 HS 15/E10 Direkte und indirekte Dreifachionisation von C2+ durch Elektronenstoß — •J¨ org Jacobi, Holger Knopp, Stefan Schippers und Alfred M¨ uller — Institut f¨ ur Kernphysik, Strahlenzentrum der Justus-Liebig-Universit¨at, Gießen Bei der Dreifachionisation von C2+ sind zwei unterschiedliche Reaktionskan¨ale m¨oglich. Der erste ist die direkte Ionisation der 3 ¨außersten Elektronen. Der zweite Prozeß l¨auft u ¨ber die Bildung eines hohlen Ions durch die gleichzeitige Entfernung von zwei K-Schalen-Elektronen ab. Dieses hohle Ion zerf¨allt dann durch Auger-Emission eines weiteren Elektrons, so daß ein C5+ -Ion entsteht. Die Wirkungsquerschnitte sind aufgrund der Wechselwirkung von nur 3 Elektronen bei der indirekten Ionisation gr¨oßer als bei der direkten, wo 4 Elektronen miteinander wechselwirken m¨ ussen, und steigen bis zu einem Wert von 8 × 10−23 cm2 an. Der Vergleich mit dem Wirkungsquerschnitt f¨ ur K-Schalen-Doppelionisation von C4+ , der die gleiche Energieabh¨angigkeit aufweist, zeigt, daß die Bildung eines hohlen Kohlenstoffions tats¨achlich stattfindet. Die Untersuchung der Elektronenstoßionisation von C2+ wurde an einer Appara-

Raum: HS 15/E10 tur mit gekreuzten Ionen- und Elektronstrahlen durchgef¨ uhrt. Die Wirkungsquerschnitte f¨ ur Dreifachionisation von C2+ wurden in einem Energiebereich zwischen 300 eV und 1050 eV gemessen. Die Einsatzschwelle f¨ ur die Bildung von hohlen Ionen wurde im Bereich von 800 eV beobachtet. Dies ist auch die Schwelle f¨ ur die K-Schalen-Doppelionisation. A 6.4 Di 17:15 HS 15/E10 Multiple-scattering approach to tunneling through atomic junctions — •Jamal Berakdar, Juergen Henk, and Patrick Bruno — Max-Planck-Institut f¨ ur Mikrostrukturphysik, Weinberg 2, 06120 Halle (Saale) The qualitative and quantitative theoretical description of tunneling through atomic size devices, such as atoms attached to a STM tip, utilizes the conventional Tersoff-Hamann model. This model simply relates the tunneling current to the spectral density of the sample. Other relevant properties of the tunneling in the tip-sample system are however neglected. Viewing electronic tunneling as a scattering process, we present a formulation of STM in terms of multiple-scattering theory which takes into account the tip-sample interaction. Further, electronic properties of the constituent systems can be obtained by ab-initio calculations. Besides the general formalism and its implementation in a spin-polarised relativistic layer-KKR scheme, we sketch results for prototypical systems – with a focus on features of the scattering-theoretical approach. A 6.5 Di 17:30 HS 15/E10 Dielektronische Rekombination beryllium¨ ahnlicher Ionen — ohm3 , G. Gwinner1 , S. •M. Schnell1 , M. Bannister2 , S. B¨ uller3 , S. Schippers3 , D. Schwalm1, W. Shi3 , A. Kieslich3 , A. M¨ ur Kernphysik Wolf1 und K. Zaharakis4 — 1 Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik, — 2 Oak Ridge National Laboratory, USA — 3 Institut f¨ Universit¨at Giessen — 4 Texas A&M University Collage Station, USA Am Heidelberger Schwerionenspeicherring TSR wurde Rekombination zwischen freien Elektronen und den beryllium¨ahnlichen Ionen Cu25+ , Cl13+ und F5+ gemessen, indem ein kalter Elektronenstrahl in einer geraden Sektion des Rings mit den Ionenstrahlen u ¨berlagert wird. Die Feinstrukturaufspaltung in den Rydbergserien kann bei niedrigen Energien im Massenschwerpunktssystem aufgel¨ost werden. Einige Resonanzen decken sich mit einer Doppelanregung 2s2 →2p2 der beiden Rumpfelektronen. Dar¨ uber hinaus konnte die ∆n=1 2s2 →2s3p Anregung beim F5+ Ion nachgewiesen werden. Die Vielfalt der Linien l¨aßt Vergleiche mit theoretischen Berechnungen interessant erscheinen, zumal einige Resonanzen noch nicht g¨anzlich erkl¨art werden konnten. Eine neu installierte Elektronenstrommessung des Elektronenk¨ uhlers liefert eine zur Spannungsmessung unabh¨anige Energiebestimmung in qualitativ vergleichbarer Genauigkeit. Beide Messungen liefern eine deutlich verbesserte ¨ Ubereinstimmung der gemessenen Seriengrenzen mit den aus der optischen Spektroskopie bekannten Daten. A 6.6 Di 17:45 HS 15/E10 Photorekombination von lithiumartigem Sc18+ — •S. Kieslich1 , uller1 , G. Gwinner2 , M. S. B¨ ohm1 , S. Schippers1 , A. M¨ ur KernSchnell2 , E. Lindroth3 und M. Tokman3 — 1Institut f¨ physik, Strahlenzentrum, Universit¨at Giessen — 2 Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik Heidelberg — 3 Department of Physics, Stockholm University Absolute Ratenkoeffizienten f¨ ur die Photorekombination von lithiumartigen Sc18+ Ionen sind am Test Speicher Ring (TSR) in Heidelberg gemessen worden. Die untersuchten Elektronenenergien beinhalten alle DR Resonanzen, die durch 2s → 2p1/2 und 2s → 2p3/2 ∆n = 0 Anregungen hervorgerufen werden. Resonanzen, die mit 1s2 2p3/2 10lj Zwischenzust¨anden zusammenh¨angen, sind bei Energien zwischen 0 und 0,3

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Dienstag

eV gemessen worden. Durch die Kalibrierung der experimentellen Daten an den, als bekannt vorausgesetzten, 2s → 2p1/2 und 2s → 2p3/2 Anregungsenergien, kann die Energieachse mit sehr hoher, energieabh¨angiger, Genauigkeit bestimmt werden. Beispielsweise l¨asst sich die Lage der Resonanz bei 69,6 meV mit einer Unsicherheit von h¨ochstens 1.5 meV angeben. Theoretische Resultate, die mit Hilfe der ”relativistic manybody perturbation theory”(RMBPT) Methode berechnet worden sind, zeigen nach einer Verschiebung der Energieachse um 8,5 meV eine sehr ¨ gute Ubereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. A 6.7 Di 18:00 HS 15/E10 n-differentielle Messung der feldinduzierten Raten¨ uberh¨ ohung der dielektronischen Rekombination von N4+ -Ionen — •S. uller1 , S. Schippers1 , W. Shi1 , G. H. Dunn2 , N. B¨ ohm1 , A. M¨ ´2 , H. Danared3 , N. Ekl¨ ow4 , M. Fogel4 und R. Schuch4 Duric 1 — Institut f¨ ur Kernphysik, Strahlenzentrum, Leihgesterner Weg 217, 35392 Giessen — 2 JILA University of Colorado and NIST, Boulder, Colorado 80309-0440 — 3 Manne Siegbahn Laboratory, 10405 Stockholm, Sweden — 4 Atomic Physics, Stockholm University, Stockholm, 10405 Sweden Der Einfluß elektromagnetischer Felder (0-300 V/cm) auf die dielektronische Rekombination von N4+ -Ionen wurde am Schwerionenspeicherring CRYRING untersucht. Der Bereich der Schwerpunktsenergie betrug 0 - 11 eV, wobei hier alle dielektronischen Resonanzen der 2s → 2pj ¨ Uberg¨ ange enthalten sind. Ein Anwachsen der Rekombinationsrate f¨ ur zunehmende elektrische Felder wurde beobachtet. Die Feldionisation der hoch angeregten Rydbergzust¨ande wurde benutzt, um das Anwachsen der Rekombinationsrate f¨ ur zwei schmale Bandbreiten von Rydberzust¨anden (n ≈ 18 − 19 und n ≈ 20 − 21) zu untersuchen. Wie von

theoretischen Vorhersagen erwartet, wurde ein st¨arkeres Anwachsen f¨ ur die Bandbreite n ≈ 20 − 21 beobachtet. A 6.8 Di 18:15 HS 15/E10 The Lyman–α1 decay in hydrogen-like ions: Interference between the E1 and M2 transition amplitudes — •Andrey ohlker2 , Surzhykov 1 , Stephan Fritzsche1 , Thomas St¨ and Alexandre Gumberidze2 — 1 Fachbereich Physik, Univerur sit¨at Gh Kassel, D-34132 Kassel, Germany — 2 Gesellschaft f¨ Schwerionenforschung, D-64291 Darmstadt, Germany We report on the interference between the leading electric–dipole (E1) and the – much weaker – magnetic–quadrupole (M2) transitions which occurs in the Lyman–α1 (2p3/2 → 1s1/2 ) decay in hydrogen–like ions [1]. This interference is found to affect considerably the angular distribution and polarization of the emitted photons. A rather remarkable correction shows up not only for heavy but also for medium–Z elements. To emphasize the importance of this E1–M2 interference for the interpretation of experimental results, we consider the radiative decay following an electron capture into excited levels of the bare uranium ion. From angular distribution of the Lyman–α1 photons, a significant alignment of the 2p3/2 state was deduced experimentally [2] but until now not well reproduced by theory [3]. However, this discrepancy is removed if the interference of the E1 and M2 decay channels is taken into account. A similar large interference can be expected also for the properties of characteristic radiation in the few– (or many–) electron ions. [1] A. Surzhykov, S. Fritzsche, A. Gumberidze and Th. St¨ohlker, submitted to Phys. Rev. Lett. (2001). [2] Th. St¨ohlker et al., Phys. Rev. Lett. 79 (1997) 3270. [3] J. Eichler, A. Ichihara and T. Shirai, Phys. Rev. A 58 (1998) 2128.

A 7 Ion/Moleku orperst¨ osse ¨ l/Festk¨ Zeit: Dienstag 16:30–17:45 A 7.1 Di 16:30 HS 01/E02 Dissoziationsenergie korrelierter Fragmente in St¨ oßen von N2 mit langsamen hochgeladenen Ionen — •I. K¨ uster1 , B. Siegmann1 , U. Werner1 , H.O. Lutz1 , H. Lebius2 und B. Huber 2 — 1 Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Bielefeld, 33615 Bielefeld — 2 CEA, DRFMC, F-38054 Grenoble Cedex 9 Es wurde die Ionisation und Fragmentation von N2 in St¨oßen mit langsamen hochgeladenen Ionen (z.B. 5-20kV· q Xe14+,30+) untersucht. Die Messungen wurden an der EZR-Ionenquelle des CEA in Grenoble durchgef¨ uhrt. Die in der Streuzone erzeugten Fragmentionen werden durch ein elektrisches Feld separiert und auf einem zeit- und ortsaufl¨osenden, multihitf¨ahigen Mehrteilchen-Detektor in Koinzidenz nachgewiesen, wodurch eine kinematisch vollst¨andige Analyse des Fragmentationsprozesses m¨oglich wird. Aus den gemessenen Daten kann f¨ ur jedes Einzelereignis die freiwerdende kinetische Energie bestimmt werden. Im Experiment wurden die Coulomb-Fragmentationsprozesse N2 → Np+ +Nq+ mit p + q ≤ 8 beobachtet. Insbesondere der Kanal N2 → N+ +N+ zeigt eine ausgepr¨agte Abh¨angigkeit von Projektilladung und -energie, die nicht im Rahmen eines einfachen Coulomb-Explosions Modells verstanden werden kann. Offenbar spielen hier molekulare Eigenschaften des intermeulions eine wesentliche Rolle. Um diese Effekte zu di¨aren (N2)2+ Molek¨ ber¨ ucksichtigen, werden die gemessenen Energieverteilungen mit Hilfe der f¨ ur das Molek¨ ulion berechneten Potentialkurven interpretiert. A 7.2 Di 16:45 HS 01/E02 Orientierungseffekte bei der Mehrfach-Ionisation diatomarer Molek¨ ule — •B. Siegmann1 , U. Werner1 , N. Kabachnik1 , H.O. ur Physik, Universit¨at Bielefeld, Lutz1 und R. Mann2 — 1 Fakult¨at f¨ ur Schwerionenforschung (GSI), 64291 33615 Bielefeld — 2 Gesellschaft f¨ Darmstadt Wir haben die Mehrfach-Ionisation und Fragmentation von 2-atomigen Molek¨ ulen (z.B. N2 und CO) in St¨oßen mit verschiedenen einfach- und hochgeladenen Projektilen untersucht; die Projektilenergie reicht dabei von einigen keV bis in den GeV Bereich. Durch den Einsatz eines ortsund zeitaufl¨osenden Multi-Hit Detektors k¨onnen die Impulse korrelierter Fragmentionen in Koinzidenz gemessen werden, wodurch f¨ ur jedes Ereignis eine kinematisch vollst¨andige Analyse des Fragmentationsprozesses m¨oglich wird. Die erhaltenen Daten erlauben es insbesondere, die Lage der Molek¨ ulachsen zum Zeitpunkt des Stosses zu bestimmen, so daß

Raum: HS 01/E02 die Ionisationsquerschnitte als Funktion der Orientierung des Molek¨ uls untersucht werden k¨onnen. Die gemessenen Winkelspektren zeigen bei h¨oheren Ladungszust¨anden signifikante Orientierungeffekte, die im Rahmen verschiedener Modelle diskutiert werden. A 7.3 Di 17:00 HS 01/E02 Ionisation H2 Molek¨ ulen durch Stoss geladener Teilchen — •Michael Walter und Jens Goetz — Theoretische Quantendynamik, Freiburg ulen durch Stoss geladener Teilchen wird unDie Ionisation H2 Molek¨ tersucht. Hierbei interessieren wir uns vor allem f¨ ur die Winkelverteilung der emittierten Elektronen in Abh¨angigkeit zur Kernachse des Molek¨ uls. Die Wirkungsquerschnitte werden in ihrer analytischen Struktur analysiert und in verschiedenen N¨aherungen ab initio berechnet. A 7.4 Di 17:15 HS 01/E02 Quantenreflexion mit gekoppelten Kan¨ alen — •Carlo G. Meister und Harald Friedrich — Physik Department, Technische Universit¨at M¨ unchen, 85747 Garching Die Reflexion eines Teilchens an einem auschschließlich attraktiven Potenzialschwanz ist ein quantenmechanischer Effekt, Quantenreflexion. F¨allt das Potenzial asymptotisch schneller ab als 1/r2 , so geht die Reflexionswahrscheinlichkeit |R|2 im Grenzfall kleiner Energien, E = ugend h ¯ 2 k 2 /(2M ) → 0, stets gegen Eins, d.h. Quantenreflexion ist bei gen¨ kleinen Stoßenergien immer wichtig. Bei atomaren Streuprozessen oder der Reflexion von Atomen an Oberfl¨achen oder evaneszenten Wellen kann eine m¨ogliche Anregung der Atome durch gekoppelte Kanalgleichungen beschrieben werden. Wir untersuchen, welchen Einfluss die Kopplung der Kan¨ale auf das Niedrigenergieverhalten der Reflektivit¨at |R| hat. An Hand von verschiedenen Beispielen werden wir zeigen, wie die Kopplung die Quantenreflexion an der Schwelle signifikant erniedrigen bzw. erh¨ohen kann. A 7.5 Di 17:30 HS 01/E02 Quantenreflexion durch Casimir-van der Waals Potenzialschw¨ anze — •Georg JACOBY, Harald FRIEDRICH und Carlo G. MEISTER — Physik Department, Technische Universit¨at M¨ unchen Die Reflexion eines Teilchens an einem auschschließlich attraktiven Potenzialschwanz ist ein quantenmechanischer Effekt, Quantenreflexi-

Atomphysik

Dienstag

on. F¨allt das Potenzial asymptotisch schneller ab als 1/r2 , so geht die Reflexionswahrscheinlichkeit |R|2 im Grenzfall kleiner Energien, E = ugend h ¯ 2 k 2 /(2M ) → 0, stets gegen Eins, d.h. Quantenreflexion ist bei gen¨ kleinen Stoßenergien immer wichtig. Das Potenzial zwischen einem polarisierbaren Atom und einer Oberfl¨ache ist bei nicht zu großen Abst¨anden ein van der Waals-Potenzial V (r) ∼ −C3 /r3 . Bei großen Abst¨anden spielen Retardierungseffekte eine Rolle [1], und V (r) ∼ −C4 /r4 . Die Bedeutung des van der Waals-Anteils

(∝ −1/r3 ) und des Casimir-Anteils (∝ −1/r4 ) f¨ ur die Reflexion h¨angt √ 2 ab von dem Parameter ρ = 2M/¯ h C3 / C4 . F¨ ur große Werte von ρ, die in realistischen Systemen allgegenw¨artig sind, dominiert √ der CasimirAnteil, was durch eine Proportionalit¨at von log |R| zu − k sichtbar wird [2]. Dies ist eine auff¨allige und modellunabh¨angige Manifestation von Retardierungseffekten in Atom-Oberfl¨achen-Potenzialen. [1] H.B.G. Casimir, D. Polder, Phys. Rev. 73 (1948) 360. [2] H. Friedrich, G. Jacoby, C.G. Meister, Phys. Rev. A (2002).

A 8 Cluster III (gemeinsam mit FV Moleku ¨lphysik) Zeit: Dienstag 16:30–17:30

Raum: HS 01/E01

Fachvortrag

A 8.1 Di 16:30 HS 01/E01 Die Bindungsenergien kleiner Ar, CO und N2 Cluster-Ionen — •Karl-Michael Weitzel und Joachim M¨ ahnert — Institut fuer Chemie, FU Berlin ¨ Dieser Beitrag gibt einen Uberblick u ugung ste¨ber die heute zur Verf¨ hende Information zur Thermochemie von Argon, Kohlenmonoxid und Stickstoff Cluster-Ionen, mit Hauptaugenmerk auf Studien zur Freisetzung kinetischer Energie (KER) bei der dissoziativen Ionisation von Clustern, die in dem Labor der Autoren durchgef¨ uhrt wurden [1]. Die hier angewandte Methode stellt eine Variante der Translationsenergiespektroskopie (TES) dar. Zu den Informationen geh¨oren insbesondere die adiabatische Ionisierungsenergie der neutralen Cluster und die Bindungsenergie der ionischen Cluster. Wir pr¨asentieren experimentelle Daten zusammen mit detaillierten theoretischen Analysen basierend auf ab initio Strukturdaten. Die hier angewandten Theorien reichen von empirischen Formeln, die eine schnelle Absch¨atzung des KER gestatten, bis zu aufwendigen Phasen-Raum-Rechnungen. Die von uns abgeleiteten io+ nischen Bindungsenergien sind: Do (Ar+ 2 )=1.29 eV, Do (ArN2 )=1.19 eV, Do (ArCO+)=1.00 eV, und Do((N2 )+ 2 )=1.06 eV. Die Bindungsenergie des + oher als die meisten bisher puC2 O + 2 ist Do (C2 O2 )=1.80 eV, deutlich h¨ ul-Ion anzusehen. blizierten Daten. In der Tat ist das C2O+ 2 als ein Molek¨ [1] K.-M. Weitzel, J. M¨ahnert, Int. J. Mass Spectrom.,

Fachvortrag

A 8.2 Di 17:00 HS 01/E01 Theoretische Spektroskopy ausgewaehlter Kohlenstoffcluster Cn , Cn + und verwandter Verbindungen (HCn H, SiCn ). — •Max Muehlhaeuser und Sigrid D. Peyerimhoff — Institut fue theoretische Chemie der Universitaet Bonn, Wegelerstrasse 12, 53115 Bonn Kohlenstoffcluster sind nicht nur in astro- physikalischen Quellen, wie kohlenstoffreichen Sternen und Kometen nachgewiesen, sondern sie spielen auch eine wichtige Rolle bei Verbrennungsprozessen und der Entwicklung neuer Materialien. Zentrale Fragestellungen, wie Beziehung zwischen Struktur und Stabilit¨at, der Reaktivit¨at und dem Auftreten von ”magic numbers” sind umstritten und weitgehend unverstanden. F¨ ur die Kohlenstoffcluster C11 und C1 3 postulieren z.B. theoretische Berechnungen seit Jahren eine energetische Beg¨ unstigung von zyklischen Strukturen gegen¨ uber linearen Isomeren. Experimentell konnten jedoch bisher lediglich lineare Isomere nachgewiesen werden. Quantenchemische Berechnungen unter Verwendung von umfangreichen Multireferenz-Konfigurations-Wechselwirkungsverfahren (MRD-CI) erm¨oglichen die Charakterisierung elektronisch angeregter Zust¨ande und damit die Vorhersage des elektronischen Absorptionsspektrums solcher Cluster um Anhaltspunkte f¨ ur die zuk¨ unftige experimentelle Identifizierung bisher unbekannter Isomere zu erhalten.

A 9 Poster I Zeit: Mittwoch 11:00–13:00 A 9.1 Mi 11:00 Schloss Molekulardynamische Simulation der laserinduzierten Coulombexplosion vom Metallclustern — •Thomas Fennel, Silvio Teuber, Tilo D¨ oppner, Josef Tiggesb¨ aumker und Karl-Heinz Meiwes-Broer — Universit¨at Rostock, Universit¨atsplatz 3,18051 Rostock Die Coulombexplosion von Metallclustern nach Anregung durch intensive fs-Laserpulse f¨ uhrt zur Emission hochgeladener Ionen mit kinetischen Energien im keV-Bereich [1]. Aus den experimentellen Daten f¨ ur Platin-Cluster l¨aßt sich eine charakteristische Pulsl¨angenabh¨angigkeit erkennen. F¨ ur Laserpulse mit konstanter Pulsenergie findet man eine optimale Pulsl¨ange, welche die h¨ochsten Ladungszust¨ande der emittierten Ionen hervorruft[2]. Im Gegensatz dazu, zeigt die kinetische Energie trotz h¨oherer Aufladung einen stetigen Abfall. Zur Untersuchung dieses Effektes wurde eine molekulardynamische Simulation durchgef¨ uhrt, die die Expansion zun¨achst neutraler Cluster durch repulsive Kr¨aft nach einer Aufladung beschreibt. Die Ionisation wurde an die experimentellen Daten angepaßt, um die extrem hohen Ladungszust¨ande zu ber¨ ucksichtigen [1]. Die Modellrechnung zeigt, daß die experimentell gefundene Abh¨angigkeit von Aufladung und R¨ uckstoßenergie von der verwendeten Pulsbreite dadurch hervorgerufen wird, daß Expansion und Aufladung auf ¨ahnlichen Zeitskalen ablaufen. [1] S. Teuber, T. D¨oppner, T. Fennel, J. Tiggesb¨aumker, K.H. Meiwes– Broer, Eur. Phys. J. D 16, 59 (2001) [2] L. K¨oller, M. Schumacher, J. K¨ohn, S. Teuber, J. Tiggesb¨aumker, K.H. Meiwes–Broer, Phys. Rev. Lett. 82, 3783 (1999) A 9.2 Mi 11:00 Schloss A New Set-up to Investigate the Coulomb Explosion of Metal Clusters — •Paul Radcliffe, Silvio Teuber, Thomas Fennel, Tilo D¨ oppner, Josef Tiggesb¨ aumker und Karl-Heinz MeiwesBroer — Universit¨at Rostock, FB Physik, Universit¨atsplatz 3, 18051 Rostock

Raum: Schloss Clusters of metal atoms in intense femtosecond laser fields undergo multi-ionization. In contrast to atoms, the interaction leads to very efficient charging of the cluster, where hundreds of electrons are ejected. Pump-probe experiments have shown the time dependence of this charging process, giving insight into how the electromagnetic radiation couples to the cluster [1]. To further improve these experiments, and to allow the study of a wider range of materials, a magnetron cluster source was constructed [2]. The usability of this source for the Coulomb explosion experiment is demonstrated for silver clusters. [1] T. D¨oppner, S. Teuber, M. Schumacher, J. Tiggesb¨aumker, K.H. Meiwes-Broer, Appl. Phys. B 71, 357-360 (2000) [2] Hellmut Haberland, Martin Mall, Michael Moseler, You Qiang, Thomas Reiners, and Yonca Thurner, J. Vac. Sci. Technol. A 12 A 9.3 Mi 11:00 Schloss Aufbau eines Experimentes zur Erzeugung von ultrakalten Rydberg-Atomen und Plasmen — •K. Singer, M. Tscherneck, M. Reetz-Lamour, D. Niedenzu, M. Eichhorn und M. Weidem¨ uller — Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik, Saupfercheckweg 1, 69117 Heidelberg Ultrakalte Plasmen und “gefrorene” Gase von Rydbergatomen sind ein hochaktuelles Forschungsgebiet [1]. Die starke Dipol-DipolWechselwirkung zwischen zwei Rydberg-Atomen, die in diesem Regime die Dynamik des Systems dominiert, kann zur Bildung von RydbergMolek¨ ulen [2] oder zur Realisierung von Quanten-Gattern [3] benutzt werden. Bei unserem Experiment, das sich derzeit im Aufbau befindet, werden Rb-Atome aus einer Magneto-Optischen Falle zur Raman-SeitenbandK¨ uhlung in ein optisches Gitter transferiert und danach in einer Dipolfalle komprimiert. Anschließend soll das ultrakalte Gas durch ein gepulstes Laserfeld in Rydbergzust¨ande angeregt werden. Der Nachweis der hochangeregten Atome wird durch Feldionisation und Detektion der gebildeten Ionen erfolgen.

Atomphysik [1] T. C. Killian et al., Phys. Rev. Lett. 86, 3759 (2001) [2] C.H.Greene et al., Phys. Rev. Lett. 85, 2458 (2000) [3] M.D.Lukin et al., Phys. Rev. Lett. 87, 037901 (2001) A 9.4 Mi 11:00 Schloss Classical dynamic behavior from a fully quantum mechanical description — •Michael Brieger — DLR, Institute of Technical Physics, Pfaffenwaldring 38-40, D-70569 Stuttgart, Germany Applied to the hyperfine coupling in the electronic ground state of H or Ag, the rigorous analytical solutions to the time-dependent Schr¨odinger equation for angular momentum coupling in an arbitrarily oriented magnetic field and their linear superpositions in the four-dimensional Hilbert space of the basis vectors are used to show that expectation values do behave “classically” in every dynamical respect: While eigenstates are identified as rare situations of dynamical balance, which require any external and internal torque to vanish, linear combinations of the eigenfunctions produce the classical Larmor precession though complicated by the resultant total magnetic moment’s internal oscillations. Driven by the difference of the constituent magnetic moments, this nonstationary behavior makes all fequencies allowed in M1 transitions between the eigenstates in the field contribute simultaneously to the spatial motion of the total magnetic moment. Their ESR and NMR line strengths are associated with corresponding components of the total magnetic moment. Energetically almost stable, the nonstationary states in these atoms are responsible for an observable, hitherto unknown type of susceptibility. A 9.5 Mi 11:00 Schloss Helium im superstarken Magnetfeld — •Omar-Alexander AlHujaj und Peter Schmelcher — Theoretische Chemie, Universit¨at Heidelberg, INF 229, 69120 Heidelberg Die Physik auf Neutronensternen ist bestimmt durch das Verhalten und die Eigenschaften von Materie in superstarken Magnetfeldern. Eventuell existierende atomare Systeme spielen hierbei eine besondere Rolle. In superstarken Feldern sind jedoch die ‘traditionellen’ Zug¨ange zur Bestimmung der atomaren Struktur nicht anwendbar. Der Einfluß der Kernbewegung muss ber¨ ucksichtigt werden und f¨ uhrt insbesondere zu einer Kopplung von kollektiver und elektronischer Bewegung. Wir untersuchen den Einfluß der endlichen Kernmasse bei verschwindendem Pseudoimpuls auf die gebundenen Zust¨ande von Helium im superstarken Magnetfeld. Dabei haben wir bis zu sechs angeregte Zust¨ande in den Symmetrieunterr¨aumen von magnetischer Quantenzahl M = 0,−1,−2 und −3, Singulett und Triplett mit positiver und negativer z-Parit¨at in einem Konfigurationswechselwirkungszugang untersucht. Der Einfluß der normalen und spezifischen Massenkorrekturen auf die Ionisierungs¨ energien und Uberg¨ ange wird studiert. Die Masseneffekte schneiden das Spektrum ab, so daß nur wenige gebundene Zust¨ande im Hochfeldbereich verbleiben. A 9.6 Mi 11:00 Schloss Nuclear and Electron Polarization Contributions to the HFS of Hydrogen- and Lithium-like Ions — •M. Tomaselli1 , T. ortersh¨ auser3 , D. Marx2 , A. Dax2 , R. Sanchez2 , H. K¨ uhl2 , W. N¨ 2 4 Wang , , and S. Fritzsche5 — 1 Technische Universit¨at Darmstadt, ur Schwerionenforschung D-64289 Darmstadt, Germany — 2 Gesellschaft f¨ ubingen, DmbH (GSI), D-64291 Darmstadt, Germany — 3 Universit¨at T¨ 72076 T¨ ubingen, Germany — 4 — 5 Universit¨at Kassel, D-34132 Kassel, Germany The Dynamic Correlation Model (DCM) has been used to calculate nuclear ground-state wave functions of nuclei with one particle/hole in the closed shells. The strong mixing amplitudes between the valence particle/hole and the intrinsic vacuum states (valence hole coupled to core excitations) characterize the dynamic calculations of the hyperfinestructure splitting energy of the hydrogenlike ions which are in good agreement with measured values if the QED corrections are neglected. New experiments on the hyperfine-structure splitting energies of lithiumlike ions could help in clarifying this still open point. A 9.7 Mi 11:00 Schloss Wechselwirkungsquerschnitt von Na auf Li Atome in einer Zwei-Elemente MOT — •Volker Wippel, Christopher Binder und Laurentius Windholz — Institut f¨ ur Experimentalphysik, Technische Universit¨at Graz, Petersgasse 16, A-8010 Graz, Austria Wir berichten von ersten Messungen des Wechselwirkungsquerschnittes von Na auf Li. Die beiden Elemente werden gleichzeitig in einer magnetooptischen Falle (MOT) gefangen und gek¨ uhlt. Die Position der

Mittwoch beiden Atomwolken kann unabh¨angig gew¨ahlt werden, wodurch sie leicht zu u ¨berlappen sind. Ihre Fluoreszenz wurden mittels CCD-Kamera und Photodiode mit Kantenfiltern vermessen. Die Ladekurve der Li-Wolke wurde ohne und mit u ¨berlappender Na-Wolke aufgezeichnet. Mit Na sind zus¨atzliche Verluste in Li, entstanden durch Kollisionen mit kaltem Na, zu merken. Die Ladekurven wurden f¨ ur den dichtelimitierten Grenzfall ausgewertet. Als einzig freier Parameter wurde der Wirkungsquerschnitt ur f¨ ur Na auf Li gefitted. Er betr¨agt 10−11 cm3 /s ±15%. Dieser Wert f¨ Li-Na ist ein Gr¨oßenordnung kleiner als der von Rb-Cs (G.D. Telles et al; Phys. Rev. A6303, 033406 (2001)), und paßt damit gut in das Modell von H. Wang, W.C. Stwalley; J. Chem. Phys. 108(14) pp. 5767–5771 (Apr. 1998). Diese Untersuchungen sind der erste Schritt zur Herstellung von heteronuklearen LiNa Molek¨ ulen mittels Photoassoziation. Dieses Projekt wird vom Fonds zur F¨orderung der Wissenschaftlichen Forschung, Projekt 14645, unterst¨ utzt. A 9.8 Mi 11:00 Schloss Quantum Reflection of Neutral Atoms from Surfaces — Experimental Data and an Exact Quantum Mechanical Model — •Viola Druzhinina and Maarten DeKieviet — Physikalisches Institut, Universit¨at Heidelberg The wave nature of very slow atoms may lead to quantum phenomena, which can become dominant when scattering from solid surfaces [1]. As an example, we have observed quantum specular reflection of helium atoms from a very rough α-Quartz surface at average atom velocities less than 20 m/s. Whereas the classical turning point is situated at the repulsive wall of the atom - surface potential, for decreasing atom kinetic energies, this quantum mechanically smears out to a ”turning region”at the potential’s ATTRACTIVE part [2][3]. Quantum reflection thus depends only on the atom’s incoming velocity and the parameters of the attractive part of the potential. We present a model for calculating the atom wave function and the reflection coefficient, which gives good agreement with both experimental data and other theoretical predictions. In addition, it is shown that surface roughness lowers reflectivity, as a consequence of dephasing of the reflected wave. [1] Carraro C. and Cole M.W., Z. Phys. B, 98 (1995) 319 [2] B¨oheim J., Brenig W. and Stutzki J., Phys. Z. B, 48 (1982) 43 [3] Doak R.B. and Chizmeshya A.V.G., Europhys. Lett., 51(4) (2000) 381 A 9.9 Mi 11:00 Schloss Finite Temperature Effects on Atomic Scattering from BEC — •Ivo H¨ aring and Jan-Michael Rost — Max-Planck-Institute for the Physics of Complex Systems, N¨othnitzer Str. 38, 01187 Dresden With the help of a mean field factorization scheme it is possible to diagonalize the grand-canonical hamiltonian of the bosons in a trap keeping approximations for the third and forth order products of the linear ˆ from the lowest mode. Approximate schemes to deviation operator δ Ψ the obtained self-consistent Hartree-Fock-Bogoliubov equations allow the description of condensded and non-condensed fraction at zero and finite temperature below the critical temperature for condensation [1]. If the single probe atoms have low energy the scattering potential is proportional to the number operator of all particles. Thus one probes both, the order parameter Ψ0 and the noncondensed density. We use the first Born approximation for the differential and total cross sections [2] and spherically symmetric effective potentials dressed by a rf-field [3]. The potentials are finite and permit asymptotic free states [4]. ¨ [1] A. Griffin Phys. Rev. B 53 9341 (1996), [2] P. Ohberg et al. Phys. Rev. A 56 3346 (1997), [3] W. Ketterle and N.J. van Druten Adv. At. Mol. opt. Phys. 37 181 (1996), [4] A. Wynveen et al. Phys. Rev. A 62 023602 (2000) A 9.10 Mi 11:00 Schloss Magnetic Traps for Ultra Cold Atoms on an Atomchip — •Bastian Engeser, Alexander Kasper, Stephan Schneider, Louw Feenstra, and J¨ org Schmiedmayer — Physikalisches Institut, Universit¨at Heidelberg, Philosophenweg 12, 69120 Heidelberg Ultra cold neutral atoms can be trapped in magnetic fields that are created by simple current carrying wires. Established lithographic techniques allow the miniaturisation of these structures, and thus of the resulting traps and trapping fields, to length scales of the order of the De Broglie wave length of the trapped atoms. In such a system the

Atomphysik atoms move inside the magnetic potentials equivalently to the situation of electrons moving in semiconductor structures in mesoscopic quantum electronics. In our microtraps ground state sizes below 100 nm and trap frequencies of over 1 MHz can be achieved, using structures down to 1 µm. Trapping is also possible using exclusively the fields generated on the chip itself, abolishing the need for further bias fields. We will present the latest results of our experiment, aimed at realising an integrated atom chip, combining several atom-optical elements such as wave guides and beam splitters. A 9.11 Mi 11:00 Schloss Photoassociation of cold Rubidium atoms to neutral molecules — •I. Mistrik1 , M. Kemann1 , H. Helm1 , C. Wiliams2 , and P. S. Julienne2 — 1 Fak. f. Physik, Univ.Freiburg, 79104 Freiburg — 2 NIST Gaithersburg, MD USA. The long-range interaction between excited and ground state Rb atoms within 15 GHz of the Rb(5p3/2, fa = 3) + Rb(5s, fb = 2) dissociation limits is studied by high resolution photoassociation spectrosccopy in a MOT, detecting neutral Rb2 molecules via two-photon ionization. Vibrational levels in the long-range, hyperfine-split Og− states are identified as the dominant features leading to the formation of stable molecules in the photoassociation process. A break-off in the vibrational bands is identified in both series, at positions matching the energetic location of the potential energy barriers predicted in the hyperfine manifolds just above the Rb(5p3/2 , fa = 3) + Rb(5s, fb = 2) dissociation limit. Empirical potential energy curves are derived from the data. They are found to be in good agreement with theoretical predictions [1]. Research supported by the DFG (SFB 276, TP C16). [1] C. J. Williams and P. S. Julienne, J. Chem. Phys. 101, 2634 (1994). A 9.12 Mi 11:00 Schloss Ionization processes of cold rubidium atoms in high Rydberg states — I. Mistrik, H. M¨ unz, •W. Lewoczko, and H. Helm — Fak. f. Physik, Univ.Freiburg, 79104 Freiburg Ionization of Rb atoms excited to high-principal quantum number ns-, np-, and nd-Rydberg states is observed in a magneto-optical trap. The high principal quantum number states are excited by two photons from ground state rubidium in the presence of an electric field. Delayed ionization of the excited cold atom cloud is identified from the time-of-flight spectrum of Rb+ ions. This spectrum shows initially a hyperbolic decay of the ion flux with time. The frequency spectrum for excitation of delayed ionization is compared with the 2 + 1 REMPI spectrum. The two spectra emphasize different portions of the Stark map within each n-manifold. Pronounced maxima in the delayed ionization spectrum appear near n = 33 and at the ionization threshold. We compare our results with those reported recently in similar setups [1,2]. Research supported by the DFG (SFB 276, TP C16). [1] S. K. Dutta et al., Phys. Rev. Lett. 86, 3993 (2001). [2] M. P. Robinson et al., Phys. Rev. Lett. 85, 4466 (2000). A 9.13 Mi 11:00 Schloss Dielectronic recombination into highly charged heavy ions with emission of two photons — •Stephan Zakowicz, Werner Scheid, and Norbert Gr¨ un — Institut f¨ ur Theoretische Physik, Justus-Liebig-Universit¨at Gießen The process of dielectronic recombination (DR) with emission of two photons is treated theoretically. In the case of KLL-DR into hydrogenlike ions, the system is not stable until both electrons are de-excited, giving rise to the emission of two photons. On the basis of a projection operator formalism, perturbative expressions are derived for the cross sections. The results for the total cross section for U91+ ions are presented and compared to those which have been obtained previously in a calculation considering only one photon emission. In addition, the angular distribution of the two photons and their correlation are examined. The results are then applied to an RTE (Resonant Transfer and Excitation) experiment, which has been conducted recently at GSI. A 9.14 Mi 11:00 Schloss Die Elektronenwechselwirkung bei der dielektronischen Rekom´n Harman, bination in hochgeladene, schwere Ionen — •Zolta Norbert Gr¨ un und Werner Scheid — Institut f¨ ur Theoretische Physik, Justus-Liebig-Universit¨at Gießen

Mittwoch Thema unserer Untersuchungen ist die Rolle der Elektronenwechselwirkung bei dem resonanten Einfang von Elektronen. Der Wirkungsquerschnitt f¨ ur DR wird st¨orungstheoretisch im Rahmen des ¨ Ubergangsoperator-Formalismus berechnet. Bei relativistischen Energien im Bereich der KLL-Resonanzen liefert die vom Austausch transversaler Photonen stammende Breitwechselwirkung einen deutlichen Beitrag ¨ zu den Ubergangsraten. Hierzu untersuchen wir die Wahrscheinlichkeit des Elektroneneinfangs unter dem Einfluß des Zweiphotonenaustauschs. A 9.15 Mi 11:00 Schloss Mehrfachionisation von Praseodym-Ionen durch Elektronenstoß — •Frank Scheuermann, Klaus Aichele, Werner Arnold, Dag Hathiramani und Erhard Salzborn — Institut f¨ ur Kernphysik, Justus-Liebig-Universit¨at Giessen, 35392 Giessen In einem ”crossed-beams” Experiment wurden absolute Wirkungsquerschnitte f¨ ur die Mehrfachionisation von Praseodym-Ionen durch Elektronenstoß von der Einsatzschwelle bis 1 keV gemessen. Die PraseodymIonen wurden aus einer 10GHz-EZR-Ionenquelle extrahiert, in die das in Pulverform vorliegede Praseodym mit Hilfe eines Verdampferofens eingebracht wurde. F¨ ur die Messung der Wirkungsquerschnitte wurde der Ionenstrahl mit einem intensiven Elektronenstrahl gekreuzt. Um Beitr¨age von Innerschalenionisationsprozessen deutlicher zuordnen zu k¨onnen wurden in den Energiebereichen nahe der jeweils relevanten Einsatzschwelle hochaufl¨osende Energie-scans f¨ ur die Doppelionisation von uhrt. F¨ ur die Dreifachionisation waren keine BeiP r+ und P r2+ durchgef¨ tr¨age indirekter Prozesse erkennbar. Ein relevanter Anteil metastabiler Ionen im Ionenstrahl war lediglich bei der Doppelionisation von P r4+ ersichtlich. Die gemessenen Wirkungsquerschnitte werden mit vorhandenen semiempirischen Formeln verglichen. A 9.16 Mi 11:00 Schloss Die Dynamik der Elektronenstoßdoppelionisation — •Alexander Dorn, Giorgi Sakhelasvili, Cornelia H¨ ohr, Bennaceur Najjari, Claus-Dieter Schr¨ oter, Robert Moshammer und Joachim Ullrich — Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik, Saupfercheckweg 1, 69117 Heidelberg Kinematisch vollst¨andige Experimente zu Stoßprozessen in denen zwei Targetelektronen beteiligt sind geben grundlegenden Aufschluss u ¨ber die Dynamik von Mehrelektronensystemen die u ¨ber Prozesse 1. Ordnung hinausgeht. Die vorliegenden Messungen an Helium wurden mit einer kombinierten Elektron-Elektron-R¨ uckstoßionen-Koinzidenztechnik gewonnen, bei der die Impulsvektoren der Heliumfragmente u ¨ ber den vollen Raumwinkel und einen großen Energiebereich bestimmt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ionisationsdynamik stark von der gew¨ahlten Kinematik des Stoßes, wie z.B. von der Projektilgeschwindigkeit und vom Projektilstreuwinkel, abh¨angt. A 9.17 Mi 11:00 Schloss Eine polarisierte Elektronenquelle f¨ ur kinematisch vollst¨ andige Stoßexperimente — •C. D. Schr¨ oter, A. Dorn, R. Moshammer, C. H¨ ohr und J. Ullrich — Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik, Saupfercheckweg 1, 69117 Heidelberg Kinematisch vollst¨andige Experimente zur Mehrfachionisation an Atomen durch Elektronenstoß [1] geben detaillierten Aufschluß u ¨ber die Rolle der Elektron-Elektron-Wechselwirkung. Experimentell setzen wir die COLTRIMS-Technik [2] ein, was gepulste Elektronenstrahlen hoher Qualit¨at erfordert. Eine laser-gepulste Elektronenquelle [3] wurde aufgebaut, die die entsprechende Strahlqualit¨at liefert und die auf der Photoelektronen-Emission aus einem GaAs-Kristall beruht. Eine Quanteneffizienz von 3 % und eine Lebensdauer von 1 Woche wurden bereits erreicht. Geplante kinematisch vollst¨andige Experimente (wie z.B. Ionisation von Atomen nahe der Ionisationsschwelle, Ionisation in Anwesenheit eines starken Laserfeldes, Ionisation und/oder Anregung in Experimenten spin-polarisierter Elektronen mit polarisierten Targets) erfordern einen intensiven, (ultra)kalten, polarisierten Elektronenstrahl. Neue Quellenkomponenten werden entwickelt, um in Zukunft kurze Pulse monochromatischer und spin-polarisierter Elektronen zu erzeugen. [1] A. Dorn et al, Phys. Rev. Lett. 86, 3755 (2001) [2] R. Moshammer et al, Nucl. Instr. and Meth. B 108, 425 (1996) [3] C. D. Schr¨oter et al, AIP Conference Proceedings 570, 996 (2001)

Atomphysik A 9.18 Mi 11:00 Schloss Dirac — A package for studying the properties and behaviour of hydrogen–like ions — •Andrey Surzhykov, Stephan Fritzsche, Thorsten Inghoff, and Peter Koval — Fachbereich Physik, Universit¨at Gh Kassel, D-34132 Kassel, Germany We present the Dirac program – a toolbox of Maple procedures which are designed for studying the properties and the dynamical behaviour of hydrogen–like ions. This package provides an interactive environment to utilize various representations of wave functions in both, the nonrelativistic as well as relativistic framework. Dirac has been developed in our group during the last years and now supports the direct (and symbolic) computation of a whole variety of properties: energy levels, wave functions, cross sections, decay rates and others. Recently, the Dirac package has been applied in a number of case studies on the structure and dynamics of highly–charged ions. For the electron capture into the bare high–Z ions, for instance, Dirac helped us in a detailed analysis of the polarization [1] and correlation [2] properties of the characteristics x–ray radiation. [1] A. Surzhykov, S. Fritzsche, and Th. St¨ohlker, Phys. Lett. A 289 (2001) 213. [2] A. Surzhykov, S. Fritzsche, A. Gumberidze, and Th. St¨ohlker, submitted to Phys. Rev. Lett. (2001). A 9.19 Mi 11:00 Schloss Ion detection scheme for a storage ring target made of laser-trapped atoms — •J. Kleinert, B. Eike, U. Eisenbarth, R. Grimm*, D. Schwalm, and M. Weidem¨ uller — Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik, 69029 Heidelberg, Germany Ultracold atoms confined in a laser trap represent a unique target for collision experiments. We have realized such a target at the Heidelberg Test Storage Ring TSR using a magneto-optical trap for cesium atoms [1]. The atoms are trapped at a temperature below 100 µK in a cloud of 100 µm diameter. The cloud’s position can be controlled horizontally and vertically by static magnetic fields over a range of 20 mm. The backaction of the control fields on the stored ion beam is compensated by additional field coils. Collisions between highly charged ions and cesium atoms are studied and total cross sections for trap-loss collisions are determined. In order to distinguish between different collision processes a detector for ionized target atoms is to be installed. To achieve high sensitivity, the design of the detector reduces the background signal of ions which are created by collisions of the ion beam with the residual gas molecules (pressure ∼ 10−11 mbar).

Institut f¨ ur Experimentalphysik, Universit¨ at Innsbruck, Austria.

[1] B. Eike et al., NIM A 441 (2000) 81. A 9.20 Mi 11:00 Schloss Ein hochaufl¨ osendes COLTRIMS Spektrometer zur Vermessung langsamer Ion-Atom-St¨ oße — •Daniel Fischer1 , Bernold Feuerstein1 , Robert D. DuBois2 , Robert Moshammer1 , Jose orch1 , R. Crespo Lopez-Urrutia1 , Ilija Draganic1 , Harald L¨ A. N. Perumal1 und Joachim Ullrich1 — 1 Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik, Postfach 103980, 69029 Heidelberg — 2 University of Missouri-Rolla, Rolla, MO 65409, USA F¨ ur Experimente mit hochgeladenen Ionen aus der Heidelberger EBIT wurde eine COLTRIMS-Apparatur (cold-target recoil-ion momentum spectroscopy) mit integriertem Elektronenspektrometer (Reaktionsmikroskop) aufgebaut. In einer ersten Messung wurde EinfachElektroneneinfang in St¨oßen von Ne7+ und Ne8+ mit Helium bei einer Energie von 9 keV × q untersucht. Mit der COLTRIMS-Technik wird der Impuls¨ ubertrag vom Projektil auf das Target entlang der Projektilachse und senkrecht dazu gemessen. Die Impulskomponente entlang des Projektilstrahls h¨angt linear von dem Q-Wert der beobachteten Reaktion ab, also von der Differenz der Bindungsenergien der Elektronen vor und nach dem Stoß. Mit der erreichten Aufl¨osung wurden erstmals zustandsaufgel¨oste differentielle Wirkungsquerschnitte bez¨ uglich des Drehimpulses und des Spinzustands des eingefangenen Elektrons bestimmt. Außerdem wurden die gemessenen Bindungsenergien der Zust¨ande, in die das aktive Elektron eingefangen wird, mit bisherigen spektroskopischen Ergebnissen sowie Hartree-Fock-Rechnungen verglichen.

Mittwoch A 9.21 Mi 11:00 Schloss Simultane Ionisation von Projektil und Target in Ion-Atom St¨ oßen. Ein neuer Weg zu (e,2e) Messungen an Ionen? — •H. Kollmus1,2 , S. Hagmann2,3 , R. Moshammer1 , M. Schulz4 , ur Kernphysik, Heidelberg R.E. Olson4 und J. Ullrich1 — 1 MPI f¨ ur Schwerionenforschung, Darmstadt — 3 Universit¨at — 2 Gesellschaft f¨ Frankfurt — 4 University of Missouri-Rolla, USA Nachdem 1953 von Bates und Griffing [1] der Beitrag der ElektronElektron Wechselwirkung neben der Kern-Elektron Wechselwirkung bei der Projektilionisation in Ion-Atom St¨oßen postuliert und im Rahmen einer 1. Bornschen N¨aherung beschrieben wurde, gelang j¨ ungst zum ersten Mal die ereignisweise Trennung beider Beitr¨age in St¨oßen von 3,6 MeV/u C2+ -Ionen mit Helium mittels eines kinematisch vollst¨andigen Experimentes, indem die Impulsvektoren des Projektilelektrons pepro , des Targetelektrons petar sowie des ionisierten Targetrumpfes pR koinzident zum ionisierten Projektil vermessen wurden. Neben dem tiefen Einblick in die korrelierte Vier-Teilchendynamik k¨onnen des weiteren alle identifizierten (e-e) Ereignisse in das Projektilsystem transformiert und dort im Sinne einer Elektronenstoß-Ionisation durch das quasifreie Targetelektron, welches nun Projektil ist, interpretiert werden. Neben Winkelverteilungen aller Stoßteilchen in der Azimutalebene (senkrecht zur Projektilausbreitung) und Impulsverteilungen in der Streuebene, welche einen tiefen Anblick in die komplexe Viel-Teilchendynamik erlauben, k¨onnen somit differenzielle Ergebnisse zur Ionisation von C2+ -Ionen in St¨oßen mit 2 keV Elektronen pr¨asentiert werden. [1] D.R. Bates und G. Griffing, Phys. Soc. London A 66, 961 (1953); 67, 663 (1954); 68, 90 (1955)

A 9.22 Mi 11:00 Schloss Molek¨ ulfragmentation in Ladungsaustauschprozessen — •M. Ehrich, B. Siegmann, U. Werner und H.O. Lutz — Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Bielefeld, D-33615 Bielefeld Es wurde die stoßinduzierte Ionisation und Fragmentation von Molek¨ ulen untersucht, wobei die korrelierten Fragmentionen in Koinzidenz mit dem im Stoß umgeladenen Projektilion gemessen wurden. Hierzu wurde der vorhandene orts- und zeitaufl¨osende Mehrteilchen-Detektor [1] durch ein Detektorsystem f¨ ur die Projektile erweitert. In diesem Ion-Molek¨ ul-Stoß Experiment werden alle Impulse und Ladungszust¨ande der Fragmente sowie der Ladungszustand des Projektils nach dem Stoß in Koinzidenz bestimmt. Dadurch k¨onnen die Dissoziationskan¨ale des Targetmolek¨ uls in Abh¨angigkeit vom Ladungswechsel des Projektils untersucht werden. Es werden erste Ergebnisse von St¨oßen mit Ar-Ionen an zweiatomigen Molek¨ ulen vorgestellt. [1] U. Werner, J. Becker, T. Farr, H.O. Lutz, Nucl. Instrum. Methods B 124, 298 (1997) A 9.23 Mi 11:00 Schloss Direkte Beobachtung atomarer und molekularer Stoßpaare — •A. Grimpe1 , C. Figl1 , R. Goldstein1 , J. Grosser1 , O. Hoffur Atom- und Molek¨ ulphysik, mann1 und F. Rebentrost2 — 1Institut f¨ Abteilung Atomare Prozesse, Universit¨at Hannover — 2 Max-Planck Institut f¨ ur Quantenoptik, Garching Die optische Anregung von Stoßpaaren

A + X + hν → A∗ + X

(A = Atom, X = Atom, Molek¨ ul) in gekreuzten Teilchenstrahlen mit differentiellem Nachweis eignet sich als empfindliches Werkzeug zur direkten Beobachtung und detaillierten Untersuchung von Atom-Atom- und Atom-Molek¨ ul-St¨oßen1,2 . Zum Testen von Potentialen werden Interferenzenstrukturen im differentiellen Wirkungsquerschnitt mit der Theorie verglichen. Die Geometrie des Stoßkomplexes kann durch Variation der Polarisation des Anregungslasers direkt beobachtet werden. Es wurden differentielle Wirkungsquerschnitte f¨ ur K-Ar St¨oße und erstmals Na-Ne St¨oße in attraktiven Potentialen gemessen. Weiterhin werden experimentelle Ergebnisse zur Geometrie von Na-N2 und Na-C2 H2 St¨oßen pr¨asentiert. Experimente mit Li sind geplant. 1 J. Grosser, O. Hoffmann, F. Rebentrost: In: Atomic and Molecular Beams: The State of the Art 2000, R. Campargue ed., Springer 2001, 485 2 R. Goldstein et al.: Int. Conf. Spectral Line Shapes, Berlin, 2001 AIP Conf. Proc. 559, 366 (2001)

Atomphysik

Mittwoch

A 9.24 Mi 11:00 Schloss Hochaufl¨ osende Experimentierstrecke f¨ ur Elektronen-IonenStoßexperimente am Speicherring TSR — •Frank Sprenger1 , G¨ otz Wissler1 , Udo Weigel1 , Dmitry A. Orlov1 , Alexander S. Terekhov2 , Dirk Schwalm1 und Andreas Wolf1 — 1 Max Planck Institut f¨ ur Kernphysik, Heidelberg — 2 Institute of Semiconductor Physics, Novosibirsk, Russia Speicherringe eignen sich hervorragend zur Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Atom- und Molek¨ ulionen mit Elektronen. In der Experimentierstrecke des TSR soll einem kontinuierlich elektronengek¨ uhlten Ionenstrahl ein sehr energiescharfer magnetisch gef¨ uhrter Elektronenstrahl bei Relativenergien von meV bis zu einigen keV u ¨berlagert werden. Der kalte Elektronenstrahl wird in einem hohen Magnetfeld (≤ 4 T) erzeugt und adiabatisch auf Energien bis 20 keV beschleunigt. Hierbei wird die longitudinale Temperatur des Strahls drastisch reduziert; außerdem wird das magnetische F¨ uhrungsfeld adiabatisch verringert, wodurch sich der Elektronenstrahl aufweitet (“adiabatische Expansion”) und die transversale Temperatur reduziert wird. F¨ ur die Erzeugung der Elektronen stehen zwei Arten von Kathoden zur Verf¨ ugung: (i) eine TieftemperaturPhotokathode f¨ ur ultrakalte Strahlen (kT⊥ < 1 meV, kT < 0.05 meV) und (ii) thermische Kathoden (IrCe und BaO) f¨ ur hohe Elektronendichten bei großen Wechselwirkungsenergien. Ein modularer Aufbau erlaubt es, Elektronenstrahlen gegenl¨aufig zum Ionenstrahl zu erzeugen, wodurch Schwerpunktsenergien bis ≈ 40 keV erreicht werden k¨onnen. F¨ ur den Nachweis der Rekombinations- und Ionisationsprodukte werden YAP:Ce Szintillationsdetektoren eingesetzt. A 9.25 Mi 11:00 Schloss Ein Gastarget aus spinpolarisiertem, metastabilem Helium f¨ ur atomphysikalische Stoßexperimente — •T. Jahnke, O. Hohn, S. Sch¨ ossler, S. Schwientek, A. Br¨ auning-Demian, C. Penache, L. Spielberger, R. D¨ orner und H. Schmidt-B¨ ocking — Institut f¨ ur Kernphysik, University Frankfurt, August-Euler Str 6, D-60486 Frankfurt

Ein neues Verfahren zur Erzeugung von metastabilem 3 S1 -He bei hohen Dr¨ ucken und einer Temperatur von 80K wird vorgestellt. Basierend auf einer Hochdruckentladung dient es als Quelle f¨ ur ein Gastarget aus 3 S1 -He mit polarisiertem Elektronenspin. Vorteile des Systems sind u.a. die guten Strahleigenschaften und der kompakte, einfache Aufbau. (gef¨ordert von: BMBF, VDI, Bundesstiftung Umwelt, Land Hessen) A 9.26 Mi 11:00 Schloss Spektrometer zur koinzidenten Messung von R¨ uckstoßionen und Elektronen mit Impulsen bis 6 a. u. — •Markus Sch¨ offler, Lothar Ph. H. Schmidt, Reinhard D¨ orner, Ottmar Jagutzki und Horst Schmidt-B¨ ocking — Institut f¨ ur Kernphysik der Johann Wolfgang Goethe-Universit¨at Frankfurt am Main Zur Zeit werden Mechanismen der Transferionisation p + He -> H + He2+ + e- bei Stoßenergien u ¨ber 200 keV diskutiert, bei denen die Impulsverteilung der Elektronen im asym. Bereich der Wellenfunktion durch das Fragmentationsmuster widergespiegelt wird [1]. F¨ ur bessere Statistik und Aufl¨osung der Impulse wurde ein neues Spektrometerkonzept entwickelt, bei dem im Gegensatz zu fr¨ uheren Messungen [2,3], die schnellen Elektronen (Energien bis 500 eV) direkt impulsaufgel¨ost nachgewiesen werden sollen. Die COLTRIMS-Technologie (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy)[4] verwendet dazu ein hom*ogenes magn. Transportfeld[5] in dem die Elektronen auf schraubenartigen Bahnen zum Detektor gef¨ uhrt werden. [1] Mergel et al., Phys. Rev. Lett. 86, 2257 - 2260 (1996) [2] Volker Mergel. Dynamische Elektronenkorrelationen in Helium. Doktorarbeit, Johann Wolfgang Goethe-Universit¨at Frankfurt am Main, 1996 [3] Mergel et al. Phys. Rev. Lett. 79, 387 [4] D¨orner et al., Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy. A momentum microscope“ to view ato” mic collision dynamics, Physics Reports Volume 330, Issue 2 - 3, pp: 95 - 192 [5] R. Moshammer, M. Unverzagt, W. Schmitt, J. Ullrich und H. Schmidt-B¨ocking. Nucl. Instr. Meth. B, 108: 425, 1996

A 10 Photoionisation I (gemeinsam mit FV Moleku ¨lphysik) Zeit: Mittwoch 16:30–18:30 A 10.1 Mi 16:30 HS 15/E10 Autoionizing Rydberg series nc p51/2 nl [K ]J (l = 0 - 5) of Ne, Ar, Kr and Xe: general trends for the resonance widths. — I D Petrov1,2 , V L Sukhorukov1,2 , and H Hotop1 — 1 Fachbereich Physik, Universit¨at Kaiserslautern, D-67653 Kaiserslautern, Germany — 2 Rostov State University of Transport Communications, 344038 Rostovon-Don, Russia With the aim to elucidate general trends for the autoionizing decay of Rydberg series Rg (nc p51/2nl [K = l ± 1/2]J ) (Rg = Ne, Ar, Kr, and Xe; nc = 2 - 5), converging to the fine structure-excited ionization limit Rg + (nc p51/2 2 P1/2 ), we have carried out calculations of the resonance widths for all l [K ]J series with l = 0 - 5 within the singleelectron Pauli-Fock approach [1]. The l - dependence of the reduced 3 widths Γr = n∗ Γn (n∗ = n − µl ), which is independent of n at large n, is obtained, and the dominant decay paths are characterized. Based on these findings, expressions for a ’generalized’ reduced width Γgr are presented for the l [l ± 1/2]J resonance series in which the main dependence on l is removed and which provide estimates of the autoionization widths towards higher l . The calculated reduced resonance widths are compared with experimental results. [1] I D Petrov, V L Sukhorukov and H. Hotop, J. Phys B. 35 (2002) (accepted) A 10.2 Mi 16:45 HS 15/E10 Untersuchung des Ne+ 2s2 2p4 3p 4 PJ - Satelliten mit PIFS: Resonanzverst¨ arkte Besetzung und Partialwellenanalyse — •B. Zimmermann1 , K.-H. Schartner1 , S. Mickat1, S. Kammer1 , H. Schmoranzer2 , A. Ehresmann2 und H. Liebel2 — 1 I. Physikalisches Institut der Justus-Liebig-Universit¨at Giessen — 2 Fachbereich Physik der Universit¨at Kaiserslautern Mit photoneninduzierter Fluoreszenzspektroskopie (PIFS) wurde die Erzeugung von Ne Satelliten untersucht. Die Synchrotronstrahlungsquelle der dritten Generation BESSY II erlaubt, dank hoher Aufl¨osung bei gleichzeitig hohem Photonenfluß, eine detaillierte Untersuchung der Ne+

Raum: HS 15/E10 2s2 2p4 3p 2 , 4PJ - Zust¨ande. Im Falle des 4 PJ − Satelliten, der nur u ¨ber doppelt angeregte Rydbergzust¨ande besetzt wird, war es m¨oglich, sowohl die Ne+ 2s2 2p4 3p 2 P ns,nd - Rydbergserien, als auch die Feinstruktur der 2 P nd -Serie aufzul¨osen. Die beitragenden Feinstrukturkomponenten mit J = 5/2, 3/2 und 1/2 zeigen ein unterschiedliches Verhalten auf den verschiedenen Resonanzen, abh¨angig von deren Feinstruktur. Das Verh¨altnis der Wirkungsquerschnitte entspricht nicht der Statistik. Die Alignmentanalyse ergibt unterschiedliche Partialwellenanteile f¨ ur J = 5/2, 3/2 und 1/2. Es wird versucht Systematiken bei der Resonanzverst¨arkung von Edelgas-Satelliten zu zeigen. A 10.3 Mi 17:00 HS 15/E10 Strahlende Zerf¨ alle der (pd,2n)- und (sp,2n-)-doppelt angeregten He-Zust¨ ande — •S. Mickat1 , K.-H. Schartner1 , B. Zimmer1 mann , S. Kammer1 , H. Schmoranzer2 , A. Ehresmann2 , H. Liebel2 , R. Follath3 und G. Reichardt3 — 1 I. Physikalisches Institut der Justus-Liebig-Universit¨at Giessen — 2 Fachbereich Physik der Universit¨at Kaiserslautern — 3BESSY mbH Berlin Das He-Atom als fundamentales Drei-Teilchen-Coulomb-System erfreut sich ungebrochenen Interesses. Die Serien doppelt angeregter Zust¨ande werden mit steigender Aufl¨osung vermessen. Ebenso wird die bisherige Annahme, dass die doppelt angeregten Zust¨ande nur u ¨ber Autoionisation zerfallen, derzeit experimentell und theoretisch korrigiert. Vor diesem Hintergrund untersuchen wir unter Anwendung von Undulatorstrahlung bei BESSY II mit spektroskopischen Methoden die strahlenden Zerf¨alle der auf den Absorptionsresonanzen doppelt angeregten Heliumzust¨ande. Im Sichtbaren lassen sich (1snd)-(1s2p)- und (1sns)-(1s2p)Kaskaden beobachten. In diesem Beitrag werden die (pd,25)1 P und die (sp,26-)1 P-Resonanzen behandelt. Gemessene relative Intensit¨aten werden mit Berechnungen aus der Literatur verglichen.

Atomphysik

Mittwoch

A 10.4 Mi 17:15 HS 15/E10 Mechanismen der Photodoppelionisation von Helium mit 529 eV Photonen — •Alexandra Knapp1 , A. Kheifets2 , I. Bray3 , ossler1 , T. Jahnke1 , J. NickTh. Weber1 , A.L. Landers4 , S. Sch¨ les1 , S. Kammer1 , O. Jagutzki1 , L.Ph.H. Schmidt1, T. Osipov5 , ocking1, C.L. co*cke5 J. R¨ osch1,6 , M.H. Prior6 , H. Schmidt-B¨ und R. D¨ orner1 — 1 Institut f¨ ur Kernphysik, Universit¨at Frankfurt, Germany — 2 Research School of Physical Sciences and Engineering, Australian National University Canberra, Australia — 3 Centre for Atomic, Molecular and Surface Physics, School of Mathematical and Physical Sciences, Murdoch University, Australia — 4Dept. of Physics, Western Michigan Univ., Kalamazoo, MI 49008, USA — 5 Dept. of Physics, Kansas State Univ., Cardwell Hall, Manhattan KS 66506, USA — 6 Lawrence Berkeley National Lab., Berkeley CA 94720, USA Wir haben vollst¨andig differentielle Wirkungsquerschnitte f¨ ur die Photodoppelionisation von Helium bei einer Energie von 450 eV u ¨ber der Doppelionisationsschwelle gemessen. Wir haben eine asymmetrische Energieaufteilung zwischen den beiden Elektronen gefunden und einen Anisotropieparameter Beta=2 f¨ ur die sehr schnellen Elektronen und Beta=0 f¨ ur die sehr langsamen Elektronen. Die Winkelverteilungen der Elektronen zeigen, daß die sehr langsamen Elektronen isotrop mit einem Maximum bei 180 Grad emittiert werden, wie man es vom Shakeoff Mechanismus erwartet. Zur gleichen Zeit werden Elektronen mit h¨oherer Energie (20 eV und mehr) 90 Grad zum schnellen Elektron emittiert, was auf einen (e,2e) ¨ahnlichen Stoß hinweist. Alle unsere experimentel¨ len Daten sind in guter Ubereinstimmung mit CCC Rechnungen. A 10.5 Mi 17:30 HS 15/E10 Evolution of helium double ionization dynamics — •Slobodan oft2 , Nora Cvejanovic1 , Jens Viefhaus1 , Marco Wiedenh¨ Berrah2 , and Uwe Becker1 — 1 Fritz-Haber-Institut der MaxPlanck-Gesellschaft, Faradayweg 4-6, 14195 Berlin, Germany — 2 Department of Physics, Western Michigan University, Kalamazoo, USA We present the results from a most detailed study of the effects of energy sharing on the electron triple differential cross sections (TDCS). The experimental results were analyzed using the global parametrization of Cvejanovic and Reddish, to derive the amplitude parameters, including their relative phase shift, directly from our experimental data measured over a large range of excess energies. The derived double photoionization parameters make it possible to calculate all other properties of DPI at the same photon energy, including their circular dichroism. The circular and linear dichroisms in He are different manifestations of the interference effects between the gerade and ungerade amplitudes, jointly described by the phase difference φ. We demonstrate that the asymptotic behavior of this term governs the specific features of the linear and circular dichroisms in a way that one can introduce an ‘intrinsic handedness’ for the DPI process. The comparison between the data sets taken at different photon energies allow us to derive semi-empirical formulas for the evolution of the dynamical parameters with the photon energy. This represents the first attempt of obtaining the analytical presentation of the general TDCS in helium with an accuracy that is generally compatible with the present-day experimental accuracies. A 10.6 Mi 17:45 HS 15/E10 Triple-electron processes in the decay of core-excited atoms — ´1 , Burkhard Langer2 , •Jens Viefhaus1 , Slobodan Cvejanovic Toralf Lischke1 , and Uwe Becker1 — 1 Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Faradayweg 4-6, 14195 Berlin, Germany — 2 Max-Born-Institut f¨ ur Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie, Max-Born-Straße 2a, 12489 Berlin, Germany

We performed measurements on the Auger decay of core-ionized and core-exited Ar atoms at the Ar 2p3/2 →3d resonance to study double and triple ionization processes caused by the Coulomb interaction. Using a multiple time-of-flight analyzer arrangement for electron-electron coincidences, we observe for the first time a double Auger continuum following core electron ionization. Our results show clear evidence for continuously distributed Auger electron intensity over a 150 eV range of kinetic energies. This double Auger decay represents roughly 10 percent of the normal single Auger channels. In case of the resonant Auger decay we also observe a two-electron continuum. The coincidence spectra show however that the intensity is concentrated in the region which must yield to triple-electron emission. The integrated intensity has the same order of magnitude as in the nonresonant case, which is surprising because here three Auger electrons have to be involved in the decay. This unexpected behaviour can be explained due to the existence of excited states of the doubly charged ion just above the triple ionization threshold. Therefore these states can further decay via emission of a low kinetic energy electron which may in turn interfere with the two electron continuum of the resonant double Auger decay. A 10.7 Mi 18:00 HS 15/E10 Double Photo Emission from Surfaces — •Mirko Hattass1 , A. ossler1 , T. Jahnke1 , T. Weber1 , O. Hohn1 , F.U. Czasch1 , S. Sch¨ Hillebrecht2 , A. Morozov2 , J. Kirschner2 , and H. Schmidtur Kernphysik, August-Euler-Str. 6-8, 60488 B¨ ocking1 — 1Institut f¨ ur Mikrostrukturphysik, Weinberg Frankfurt — 2 Max-PLanck-Institut f¨ 2, 06120 Halle The double photo emission process is a very sensitive tool to probe electron dynamics in atoms and molecules. So far only very few experiments exist to investigate this process at solid surfaces which is due to the experimental problem of detecting two photoelectrons in coincidence with a reasonable event rate. We have developed a new type of time-offlight spectrometer based on the ”COLTRIMS”-technique known from gas targets which allows to detect both emerging electrons with a solid angle of nearly 2π up to an energy of about 50 eV. This enables us to measure all angular and energetical combinations of the two photoelectrons created by one photon at once. First measurements on the double photo emission process from a Ag(100) surface will be presented. A 10.8 Mi 18:15 HS 15/E10 The importance of the non-resonant ionization process of Xenon for the formation of Xe2+ after 800 nm short pulse laser interaction. — •R. Wiehle and B. Witzel — Department of Molecular and Optical Physics, Albert-Ludwigs-Universit¨at Freiburg, Hermann-HerderStrasse 3, 79104 Freiburg We investigate a laser intensity dependent simultaneous measurement of electrons and ions produced from photo-ionization of Xenon driven by an 800 nm, 100fs laser pulse from a Ti:Sa laser system. The electron spectra are resolved with respect to kinetic energy and ejection angle. The energy and angular electron spectra obtained allow the identification of the electronic states populated during the ionization process and permit a very detailed characterization of the ionization dynamics. Xe2+ − ions appear at the same laser-intensity when electrons from a non-resonant 9 photon ionization channel are detected. Our proposal is, that a nonresonant ionization process deliver, similarly to an optical tunnelling ionization process, low energy electrons needed for the formation of Xe2+ by a backscattering process.The project is supported by SFB 276-C14

A 11 Atomspektroskopie Zeit: Mittwoch 16:30–18:30 A 11.1 Mi 16:30 HS 01/EZ04 Ortsaufgel¨ oste Fluoreszenzmessung an freien, laserpolarisierten Chrom-Atomen — •Marcel Dickow, Ralf M¨ uller und Peter Zimmermann — Institut f¨ ur Atomare Physik und Fachdidaktik, Technische Universit¨at Berlin, Hardenbergstr. 36, 10623 Berlin. An freien, laserpolarisierten Chrom-Atomen wurde die Fluoreszenz des ¨ 4s → 4p-Ubergangs ortsaufgel¨ost gemessen. Dazu sind mit einer CCDKamera Bilder des Wechselwirkungpunktes von Atom- und Laserstrahl

Raum: HS 01/EZ04 aufgenommen worden. Der Atomstrahl wurde in einer Vakuumkammer bei 10−6 mbar durch einen widerstands- und elektronenstoßbeheizten Ofen erzeugt. Die Polarisation der Chrom-Atome erfolgte durch einen cw single-mode Farbstoffringlaser mit linear bzw. zirkular polarisierter Strahlung f¨ ur drei ¨ atomare Uberg¨ ange. Durch die Feinstrukturaufspaltung existieren im Grundzustand der Chrom-Atome Zust¨ande der magnetischen Quantenzahl M , die nicht mehr optisch pumpbar sind und deren u ¨berproportionale Besetzung nach

Atomphysik einigen Pumpzyklen zur magnetischen Ausrichtung der Atomh¨ ulle f¨ uhrt. Das asymmetrische Verhalten der ortsaufgel¨osten Fluoreszenz ist ein Maß f¨ ur die Polarisation der Atome. Der Vergleich von theoretischer Berechnung durch Ratengleichungen und experimentellen Ergebnissen verifiziert die bisher getroffenen Annahmen bez¨ uglich der ben¨otigten Laserpolarisation bei Dichroismusmessungen mit Synchrotronstrahlung (vergl.: Dichroismus in der resonanten und nichtresonanten Photoionisation von atomarem Europium - Joachim Schulz, Hamburg 2001). A 11.2 Mi 16:45 HS 01/EZ04 Messung der relativistischen Zeitdilatation durch Laserspektroskopie an schnellen Ionen — •G. Saathoff1 , U. Eisenbarth1 , S. Hannemann1 , I. Hoog2 , G. Huber2 , S. Karpuk2,3 , S. Krohn1 , uller1 , A. Wolf1 und G. J. Lassen2 , D. Schwalm1 , M. Weidem¨ 1 1 ur Kernphysik, D-69117 Heidelberg Gwinner — Max-Planck-Institut f¨ ur Physik,Universit¨at Mainz, D-55099 Mainz — 3 Dept. of — 2 Institut f¨ Laser Physics and Spectroscopy, Belarussian State Univ., Minsk, Belarus Der Vergleich einer an einem schnellen Ionenstrahl mittels kollinea¨ rer Laserspektroskopie gemessenen Ubergangsfrequenz eines Ions mit der entsprechenden Ruhefrequenz erlaubt den Test der relativistischen Doppuhere Messunlerformel und damit des Zeitdilatationsfaktors γSRT . Fr¨ gen am Heidelberger Schwerionenspeicherring TSR an einem Λ-artigen Dreiniveau-System in metastabilen 7 Li+ -Ionen bei einer Geschwindigkeit von β = 0.065 ergaben eine verbesserte obere Schranke f¨ ur Abweichungen von γSRT . Die Genauigkeit der Frequenzmessung wurde jedoch durch eine starke, 15fache Linienverbreiterung begrenzt. Neue Messungen haben gezeigt, daß diese Verbreiterung durch Prozesse hervorgerufen wird, welche die Ionengeschwindigkeit w¨ahrend mehrerer Uml¨aufe der Ionen im TSR ¨andern. Im Gegensatz zur Λ-Spektroskopie erwies sich S¨attigungsspektroskopie an einem Zweiniveau-System als unabh¨angig von solchen Geschwindigkeits¨anderungen. Die Linienbreiten der beobachteten S¨attigungsdips u urliche Linienbreite nur noch ¨bersteigen die nat¨ um einige MHz. Eine dadurch m¨ogliche verbesserte Frequenzmessung ist derzeit in Vorbereitung. A 11.3 Mi 17:00 HS 01/EZ04 ¨ Untersuchung der Hyperfeinstruktur einiger Uberg¨ ange von atomaren Niob im infraroten Spektralbereich — •Oliver Scharf, Sophie Kr¨ oger und Dieter Zimmermann — Technische Universit¨at Berlin, Hardenbergstrasse 36, 10623 Berlin Mittels optogalvanischer Spektroskopie und laserinduzierter Floures¨ zenzspektroskopie wurde die Hyperfeinstruktur atomarer Uberg¨ ange von Niob im infraroten Spektralbereich mit einem TitanSaphir-Laser vermessen. Elementares Niob wurde aus einer stickstoffgek¨ uhlten Hohlkathode in eine Gasentladung abgesputtert. Durch Anpassung mit Voigt-Profilen wurden die A- und B-Faktoren der magnetischen Dipol- bzw. elektri¨ schen Quadrupolhyperfeinstruktur der am Ubergang beteiligten Niveaus bestimmt. Die Ergebnisse wurden diskutiert und f¨ ur die Niveaus gerader Parit¨at mit den berechneten Werten einer parametrischen Analyse verglichen. A 11.4 Mi 17:15 HS 01/EZ04 Fein- und Hyperfeinstruktur der Niveaus gerader Parit¨ at im Pr I-Spektrum (Experiment und begleitende parametrische unter H. Guth¨ ohrlein1 , H.-O. Behrens1 , Analyse)† — •G¨ ´ski2 , Ewa Stachowska2 und J. Ruczkowski2 — J. Dembczyn 1 Universit¨at der Bundeswehr Hamburg, Laboratorium f¨ ur Experimentalphysik im Fachbereich Elektrotechnik, Holstenhofweg 85, D-22043 ur Atomphysik der Technischen Hamburg, Deutschland — 2Lehrstuhl f¨ Universit¨at Pozna´ n, Piotrowo 3, PL-60965 Pozna´ n, Polen. Die Analyse des Praseodym-Spektrums (Z = 59; A = 141) wird durch viele Blends erschwert. Mit der Methode der laserinduzierten Fluoreszenzspektroskopie konnten wir die Blendprobleme entwirren, so daß eine F¨ ulle von Linien klassifizierbar wurde. Eine pr¨azise Bestimmung der Hyperfeinkonstanten und der Drehimpulse der beteiligten Niveaus war nun m¨oglich. Die experimentellen Daten wurden einer parametrischen Analyse sowohl der Feinstruktur als auch der Hyperfeinstruktur unterzogen. Basis f¨ ur die Berechnung der Wellenfunktionen waren die Konfigurationen: 4f 2 5d6s2 , 4f 2 5d2 6s, 4f 2 5d3 , sowie 4f 3 5d6p und 4f 3 6s6p. 510 Niveaus gerader Parit¨at, die zusammen 36% aller im erfaßten Energiebereich erwarteten Zust¨ande der ausgew¨ahlten Konfigurationen ausmachen, wurden in den parametrischen Fits verwendet. Neben der Vertiefung der Kenntnisse u ¨ber die Konfigurationsmischun-

Mittwoch gen in diesem komplexen Niveauschema ist besonders die Entdeckung der Konfiguration 4f 2 5d3 hervorzuheben. †

unterst¨ utzt von der TU Pozna´ n Projektnummer DS 63-022

A 11.5 Mi 17:30 HS 01/EZ04 Lyman-α Spektroskopie an wasserstoff¨ ahnlichen Schwerionen mittels Absorptionskanten-Technik — •M. Czanta1 , C. Strietzel2 , S. Toleikis1 , H.J. Besch2 , H.F. Beyer1 , F. Bosch1 , A. Gumberidze1 , O. Klepper1 , C. Kozhuharov1 , J. Lawall3 , D. Liesen1 , ohlker1 und A.H. WalenX. Ma1, B. Manil4 , M. Steck1, Th. St¨ 2 1 2 ta — GSI Darmstadt, Germany — Universit¨at Siegen, Germany — 3 NIST Gaithersburg, USA — 4 Universit´e de Paris, France Die Beschreibung wasserstoff¨ahnlicher Systeme im Rahmen der QED findet eine ausgezeichnete Best¨atigung im Bereich niedriger Kernladungszahlen. F¨ ur hohe Kernladungszahlen hingegen steht eine Verifikation auf dem theoretischen Pr¨azisionsniveau noch aus. ¨ Eine solche Uberpr¨ ufung ist durch die Bestimmung der 1sLambverschiebung wasserstoff¨ahnlicher Schwerionen m¨oglich. Hier ur U91+ erreicht konnte inzwischen eine spektrale Aufl¨osung von 10−4 f¨ werden. Eine weitere Erh¨ohung der Pr¨azision auf das theoretische Niveau von 10−5 ist mit den bisherigen experimentellen Ans¨atzen jedoch nicht m¨oglich. Daher erfolgte die Entwicklung einer AbsorptionskantenTechnik. Mit dieser wurde am Speicherring ESR der GSI Darmstadt die 1s-Lambverschiebung von Au78+ untersucht. Die relative Genauigkeit in der photonischen Energiebestimmung ist dabei die h¨ochste, welche mit dieser Technik f¨ ur schwere Systeme bislang erzielt wurde. Es zeigt sich, daß mit dieser Technik die erforderliche Steigerung der spektralen Aufl¨osung realisiert werden kann. Ferner ergeben sich Aussagen hinsichtlich der Abweichungen des Ionenstrahls von dessen Sollposition. A 11.6 Mi 17:45 HS 01/EZ04 uberg¨ angen in Be-¨ ahnlichen 2s21 S0 - 2s2p3P1 - Interkombinations¨ Ag, Sn und Xe. — •Catalin Neacsu1 , Davar Feili1 , Philipp Bosselmann1 , K.-H. Schartner1 , Finn Folkmann2 , A.E. Livingabert4 und Paul Mokler5 — 1 I. Physikalisches ston3 , Elmar Tr¨ Institut der Justus-Liebig-Universit¨at, D- 35392 Giessen — 2 Institute of Physics and Astronomy, University of Aarhus, DK-8000 Aarhus, Denmark — 3 Department of Physics, University of Notre Dame, Notre Daur Experimentalphysik III, Ruhr Unime, IN 46556, USA — 4 Institut f¨ ur Schwerioversit¨at Bochum, D-44780 Bochum — 5 GSI, Gesellschaft f¨ nenforschung, D-64291 Darmstadt Die pr¨azise Vermessung von Interkombinations¨ uberg¨angen in hochgeladenen Ionen ist von fundamentalem Interesse f¨ ur das Verst¨andnis der Struktur von atomaren Vielteilchensystemen. Dabei spielen die Elektronenkorrelationen und Abschirmkorrekturen in Zusammenhang mit QED eine große Rolle,was einerseits die Rechnungen erheblich schwieriger macht, aber anderseits auch die Empfindlichkeit dieser Systeme f¨ ur QED-Beitr¨age in h¨oheren Ordnungen in α demonstriert. Mit der Methode der Beam-Foil Spektroskopie wurden am UNILACBeschleuniger der GSI angeregte Be-¨ahnliche Ionen Ag43+ , Sn47+ und Xe51+ hergestellt. Die Energien der 2s2 1 S0 - 2s2p 3 P1 Interkombinations¨ uberg¨ange konnten mittels des GSI-5m-grazing- incidence Spektrometers mit einer relativen Genauigkeit von etwa 100ppm bestimmt werden. Die experimentellen Ergebnisse werden mit aktuellen theoretischen Vorhersagen verglichen. A 11.7 Mi 18:00 HS 01/EZ04 ahnlichen Sauerstoff-Ions — Der gJ Faktor des wasserstoff¨ ´1,2 , Thomas Beier2 , Slobodan Djekic1 , Hartmut Jos´ e Verdu ´n urgen Kluge2 , •Wolfgang Quint2 , Trista H¨ affner1,2 , Hans-J¨ unther Werth1 — 1 Johannes Gutenberg Valenzuela1 und G¨ Universit¨at, Institut f¨ ur Physik, 55099 Mainz, Germany — 2 GSI, Planckst. 1, 64291 Darmstadt Der gJ -Faktor im Grundzustand wurde an einem einzelnen in einer Penningfalle gespeicherten O7+ Ion gemessen. Es wurden induzierte ¨ Spin-Uberg¨ ange mit der Methode des kontinuierlichen Stern-GerlachEffektes [1] nachgewiesen. Sie besteht in einem beobachtbaren Unterschied der achsialen Schwingungsfrequenz des Ions f¨ ur die beiden Spinrichtungen. Dieser Unterschied betr¨agt unter unseren experimentellen Bedingungen 0,45 Hz bei einer Gesamtfrequenz von 360 kHz. Das Magnetfeld wurde u ¨ber die Zyklotronfrequenz des gleichen Ions mit einer Unsicherheit von weniger als 10−9 kalibriert. Unter Verwendung einer Zwei-Fallen-Technik, die den Nachweis der Spinrichtung in einem inho-

Atomphysik ¨ mogenen Feld von der Induzierung der Uberg¨ ange in einem hom*ogenen Feld trennt, wurde eine Genauigkeit von einigen 10−9 erzielt. Die Ergebnisse k¨onnen verglichen werden mit theoretischen Rechnungen zur Quantenelektrodynamik in gebundenen Zust¨anden mit vergleichbarer Unsicherheit [3]. Gef¨ordert durch die EU (TMR-Netzwerk ”Eurotraps”) [1] N. Hermanspahn et al., Phys. Rev. Lett. 84, 427 (2000) [2] H. H¨affner et al., Phys. Rev. Lett. 85, 5308 (2000) [3] T. Beier et al., Phys. Rev. A 62, 032510 (2000) A 11.8 Mi 18:15 HS 01/EZ04 Interpretation of g-factor Measurements of 151 Eu+ — •Ewa Stachowska1 , Gustaw Szawiola1 , Sascha Trapp2 , Giovanni Tomunter Werth2 for the collaboration — 1 Katedra maseo2 , and G¨ Fizyki Atomowej, Politechnika Pozna´ nska, PL-60-965 Poznan, Poland ur Physik, Johanes Gutenberg Universit¨at, D-55099 Mainz, — 2 Institut f¨ Germany The first- and the second-order perturbations effects have been inves-

Mittwoch tigated to refine the values of gI and gJ -factors of europium ion from the high precision HFS and Zeeman splitting measurements in the Penning trap [1]. The method of calculations, which has been applied here, is based on effective operators approach [2]. With relatively small number of experimental data this allows to take into consideration not only the effect involving the states belonging to ground fine structure levels but also (to some extent) to account for the contributions causing breakdown of J as a good quantum number. Finally, treating gI and gJ -factors as free parameters, their corrected values are extracted by iterative fitting and diagonalization of the effective Hamiltonian HFS and Zeeman matrix. Supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft and partially by Poznan University of Technology under the project DS 63-022/02. [1] S. Trapp, Thesis, Mainz 2001(unpublished) [2] L. Jr.Armstrong, Theory of the Hyperfine Structure of Free Atoms, Wiley-Interscience,(1971)

A 12 Cluster IV: Molekulare Cluster, Theorie (gemeinsam mit FV Moleku ¨lphysik) Zeit: Mittwoch 16:30–18:30 A 12.1 Mi 16:30 HS 01/E01 Spektroskopische Charakterisierung protonierter aromatischer Molek¨ ule in der Gasphase — •Otto Dopfer und Nicola Solca — Institut f¨ ur Physikalische Chemie, Universit¨at Basel, Klingelbergstrasse 80, CH-4056 Basel, Schweiz Trotz der grossen Bedeutung von Protonierungsprozessen in vielen Bereichen der Organischen Chemie (z.B. Reaktionsmechanismen) und der Biochemie (Protontransfer), sind protonierte aromatische Molek¨ ule (AH+ ) in der Gasphase bisher spektroskopisch nicht charakterisiert. Uns ist es vor kurzem erstmals gelungen, IR Spektren von isolierten AH+ -Ln Komplexen aufzunehmen (A=Benzol und einige Derivate, L=neutrale Liganden), und zwar mit Hilfe von Photodissoziationsspektroskopie in einem Tandem Massenspektrometer gekoppelt mit einer Elektronenstoss Clusterionenquelle [1]. Die Analyse der Spektren liefert detaillierte Informationen zu den elemenaren Eigenschaften des Protonierungsprozesses [2], wie z.B. Geometrien (bevorzugte Stellen f¨ ur Protonierung), Energetik (Protonenaffinit¨aten), Ab¨angigkeit vom L¨osungsmittel (polar/unpolar) und Grad der Solvatisierung (Clustergr¨osse n), und Abh¨angigkeit von der Substitution funktioneller Gruppen. Die Ergebnisse werden anhand ausgew¨ahlter Beispiele diskutiert. [1] E.J. Bieske and O. Dopfer, Chem. Rev. 100, 3963 (2000). [2] N. Solca and O. Dopfer, Chem. Phys. Lett. 342, 191 (2001). A 12.2 Mi 16:45 HS 01/E01 Die Bestimmung der Struktur von Phenol im elektronisch angeregten S1 -Zustand — •Michael Schmitt1, Daniel SpanRatzer1 und Kochen K¨ upper2 — genberg1 , Christian 1 Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ usseldorf, Institut f¨ ur Physikalische Chemie — 2 University of North Carolina, Deptartment of Chemistry, Chapel Hill, NC 27599, USA. Die Struktur von Phenol im S1 -Zustand konnte erstmals durch rotationsaufl¨osende LIF-Spektroskopie an 9 verschiedenen Isotopomeren des Phenols bestimmt werden. Die Geometrie wurde durch eine Anpassung an die Rotationskonstanten unter Verwendung verschiedener Strukturmodelle ermittelt. Unabh¨angig vom verwendeten Modell ergibt sich eine Verk¨ urzung der CO-Bindung um 3 pm und eine Verl¨angerung der OH-Bindungsl¨ange um 1.8 pm. Diese Verl¨angerung korreliert mit einer Zunahme der S¨aurest¨arke von Phenol bei elektronischer Anregung um fast vier Gr¨ossenordnungen. Die CC-Bindungen im aromatischen Ring verl¨angern sich um etwa 4 pm, was den geringeren bindenden Charakter im S1 -Zustand widerspiegelt. Aus den Linienbreiten konnten die Fluoreszenzlebensdauern aller Isotopomere ermittelt werden. Es zeigt sich, daß alle OH-Isotopomere eine kurze Fluoreszenzlebensdauer von etwa 2 ns besitzen, w¨ahrend alle OD-Isotopomere eine verl¨angerte Fluorenzenzabklingzeit von etwa 15 ns aufweisen. Bisher wurden neben der OH-Streckmode als Akzeptormode f¨ ur einen raschen IVR-Prozess auch die CH-Streckmoden diskutiert. Aus den Fluorenszenzlebensdauern der entsprechenden CD-subtiutuierten Phenole kann dies ausgeschlossen werden.

Raum: HS 01/E01 A 12.3 Mi 17:00 HS 01/E01 β-Faltblattmodelle in der Gasphase — •M. Gerhards, C. Unterberg und A. Gerlach — Institut f¨ ur Physikalische Chemie und Elektrochemie I, Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ usseldorf Die β-Faltblattstruktur stellt eine bedeutende Sekund¨arstruktur der Proteine dar. Pathogene β-Faltblattstrukturen sind die Ursache vieler Krankheiten (z.B. BSE). In der vorliegenden Arbeit werden Modellsysteme untersucht, deren strukturelle Ausrichtung der Anordnung in einer β-Faltblattstruktur entspricht. In Kombination mit ab initio und DFT-Rechnungen werden die β-Faltblattmodelle in Molekularstrahlexperimenten mit Hilfe von IR/UV-Doppelresonanztechniken in Hinblick auf ihre konformative Ausrichtung analysiert. Das von uns betrachtete Dimer der derivatisierten Aminos¨aure Ac-Phe-OMe (Phe=Phenylalanin, Ac=Acetyl, Me=Methyl) ist das erste Beispiel eines β-Faltblattmodells in der Gasphase. Die Derivatisierung ist hierbei ein eleganter Weg, Aminos¨auren und Peptide gezielt in genau einer konformativen Ausrichtung ¨ zu erhalten. Uber die Analyse der NH-, CH- und CO-Streckschwingungen werden strukturelle Informationen abgeleitet und intermolekulare Bindungsst¨arken bestimmt. Weiterhin werden Cluster von derivatisierten Aminos¨auren bzw. Dipeptiden (z.B. Ac-Val-Phe-OMe; Val=Valin) mit sogenannten Templatmolek¨ ulen untersucht. Die Templatmolek¨ ule (z.B. Derivate des Aminopyrazols) sollen durch eine besonders effiziente Anlagerung an β-Faltblattstrukturen die fortschreitende Ausbildung dieser Strukturen inhibieren (Mehrpunkthaftungen). Die St¨arke der intermolekularen H-Br¨ ucken zwischen Peptid- und Templatmolek¨ ulen erm¨oglicht Aussagen u ule. ¨ber die unterschiedliche Qualit¨at einzelner Templatmolek¨ A 12.4 Mi 17:15 HS 01/E01 Lineare Skalierung im Quanten-Monte-Carlo-Verfahren — •Arne L¨ uchow und Sebastian Manten — Institut f¨ ur Physikalische Chemie und Elektrochemie I, Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ usseldorf, 40225 D¨ usseldorf Mit dem Quanten-Monte-Carlo-Verfahren (QMC) kann das elektronische Vielk¨orperproblem von Molek¨ ulen oder Molek¨ ulaggregaten numerisch gel¨ost werden. Die zeitunabh¨angige elektronische Schr¨odingergleichung wird dabei in eine Diffusionsgleichung u uhrt, und der Diffusi¨berf¨ onsprozess wird mit dem Computer simuliert, wobei die Elektronenkorrelation direkt und exakt erfasst wird. Aufgrund der direkten Quantensimulation ist das QMC-Verfahren zwar sehr genau, aber auch sehr rechenzeitintensiv. Die elektronische Energie wird als gewichtetes Mittel u ¨ber die lokale Energie Ψ−1 HΨ entlang der Diffusionstrajektorie erhalten, wobei Ψ eine antisymmetrische Hilfsfunktion ist. Die Berechnung der lokalen Energie skaliert mit der Elektronenzahl n in den bisher verwendeten QMC-Algorithmen wie n3 . In diesem Beitrag wird gezeigt, wie diese Skalierung auf n2 reduziert werden kann und sogar lineare Skalierung in den bei derzeit realistischen Systemgr¨oßen geschwindigkeitsbestimmenden Algorithmenteilen erzielt werden kann.

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Mittwoch

A 12.5 Mi 17:30 HS 01/E01 Spektroskopie und intramolekulare Dynamik von HF Dimeren in der N=2 Polyade bei 1.3 µm — •Michael Hippler, Lars Oeltjen und Martin Quack — Physikalische Chemie, ETH Z¨ urich, CH-8093 Z¨ urich, Schweiz Das Verst¨andnis von Struktur und Dynamik der Wasserstoffbr¨ ucken z¨ahlt zu den Grundproblemen der physikalischen Chemie. Durch eine Analyse von Obertonspektren des (HF)2 kann die intramolekulare Dynamik sehr schneller Zeitskalen in diesem Wasserstoffbr¨ uckenmolek¨ ul untersucht werden [1,2]. Obertonspektren werden zudem ben¨otigt, um ab initio Rechnungen zu pr¨ ufen, die in voller Dimensionalit¨at ausgef¨ uhrt werden k¨onnen [3]. Bisher haben sich aber die Obertonspektren von (HF)2 einer vollst¨andigen Analyse entzogen. Wir haben vor kurzem Cavity Ring-Down Spektroskopie mit einem cw-Diodenlaser in einer gepulsten Schlitzd¨ usenexpansion eingef¨ uhrt [4,5] und wir ben¨ utzen diese neue Methode, um die Komponenten der N=2 Polyade des (HF)2 bei 1.3 µm (Bereich des ersten HF-StreckschwingungsObertons) zu beobachten [5]. Aus den Linienbreiten und Tunnelaufspaltungen werden R¨ uckschl¨ usse auf die modenselektive Dynamik der Pr¨adissoziation und der Tunnelprozesse gezogen [5]. [1] K. von Puttkamer und M. Quack, Chem. Phys. 139 (1989) 31. [2] M. Quack und M. Suhm, J. Chem. Phys. 95 (1991) 28. [3] J. Blumberger, L. Oeltjen, M. Quack, Z. Bacic, Y. Qiu und J.Z.H. Zhang, Faraday Discuss. Chem. Soc. 118 (2001); und in Vorbereitung. [4] M. Hippler und M. Quack, Chem. Phys. Letters 314 (1999) 273. [5] M. Hippler, L. Oeltjen und M. Quack, in Vorbereitung.

A 12.6 Mi 17:45 HS 01/E01 Molecular dynamics simulations of water clusters scattering from graphite — •Anna Tomsic1 , Nikola Markovic2 , and Jan ur Quantenoptik, HansB.C. Pettersson3 — 1 Max-Planck-Institut f¨ Kopfermann-Str. 1, 85748 M¨ unchen — 2 Department of Physical Chemistry, Chalmers University of Technology, 412 96 G¨oteborg, Sweden — 3 Department of Chemistry, Physical Chemistry, G¨oteborg University, 412 96 G¨oteborg, Sweden (H2 O)n, n 10 cm−1 ) von thermochemischen Tabellenwerken ab. [1] M. Michel, M.V. Korolkov, M. Malow, K. Brembs, und K.-M. Weitzel, PCCP, 3, 2253, (2001). [2] M. Michel, M.V. Korolkov, und K.-M. Weitzel, in Vorbereitung A 16.2 Do 16:45 HS 15/E10 Photodissociation Dynamics of BrCl Studied by Wavelength Dependent Ion Imaging — •Marco Beckert1 , Eloy R. Wouters1 , Eckart Wrede2 , Andrew J. Orr-Ewing1 , and Michael N.R. Ashfold1 — 1 University of Bristol, Department of Physical and Theoretical Chemistry, Cantock’s Close, Bristol BS8 1TS, UK — 2University of Durham, Department of Chemistry, South Road, Durham DH1 3LE, UK Results of high-resolution ion imaging experiments on the photodissociation dynamics of BrCl at numerous excitation wavelengths in the range 320 − 560 nm will be presented. Image analysis provides the electronic branching into the two active product channels Br(2P3/2 ) + Cl(2P3/2 ) and Br(2P3/2 ) + Cl(2P1/2 ) as well as the recoil anisotropy of each set of products as a function of initial BrCl ground state vibrational excitation and dissociation energy. These results then allow the deconvolution of the (separately measured) parent absorption spectrum into contributions associated with a parallel excitation (∆Ω = 0) to the B 3Π(0+ ) state and a perpendicular excitation (∆Ω = ±1) to the A 3 Π(1) and C 1 Π(1) state.

Raum: HS 15/E10 A 16.3 Do 17:00 HS 15/E10 Untersuchung von Umlagerungsreaktionen in aromatischen Ionen mit Hilfe der IR/UV-Doppelresonanzspektroskopie — •M. Gerhards, A. Jansen, C. Unterberg und A. Gerlach — Institut f¨ ur Physikalische Chemie und Elektrochemie I, Heinrich-HeineUniversit¨at D¨ usseldorf Strukturen isolierter aromatischer Kationen werden mit Hilfe verschiedener IR/UV-Doppelresonanztechniken (IR/PIRI = IR/Photo Induced Rydberg Ionization; IR-Photodissoziation) u ¨ber die Analyse der CH-, NH- oder OH-Streckschwingungen in Kombination mit ab initio Rechnungen analysiert. Die verwendeten spektroskopischen Methoden sind massen-, isomeren- und zustandsselektiv und k¨onnen zur Analyse von Clusterkationen aus Aromaten und Wasser eingesetzt werden. Im Fall des isolierten 4-Aminophenol(H2 O)+ -Kations gelang es, eine Umlagerungsreaktion im Ion zu beobachten, wobei das Wasser entweder u ¨ber die OHoder NH-Gruppe des Aromaten gebunden wird. Eine entsprechende Umlagerung konnte im Fall eines Isomers des 3-Aminophenol(H2 O)+ -Kations nicht beobachtet werden. Das unterschiedliche Verhalten der verschiedenen Cluster l¨asst sich durch ab initio und DFT-Rechnungen entlang m¨oglicher Reaktionspfade erkl¨aren. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die experimentell ermittelten stark anharmonischen Schwingungsfrequenzen der wasserstoffbr¨ uckengebundenen NH- und OH-Gruppen sehr gut durch die Eigenwerte wiedergegeben werden, die mit Potentialen aus CASSCF/CASPT2-Rechnungen entlang der Protonentransferkoordinaten erhalten wurden. A 16.4 Do 17:15 HS 15/E10 Weisslicht induzierte Dissoziation von Toluen — •A. M¨ uller1 , C.G.J.C. Uiterwaal2 , J. Wanner3 , K.-L. Kompa3 und B. Witzel4 — 1 JILA, University of Colorado and National Institute of Standards and Technology, Boulder, CO 80309-0440, USA — 2 Department of Physics and Astronomy, University of Nebraska-Lincoln, B61 Behlen Lab, ur Quantenoptik, HansNE 68588-0111, USA — 3 Max-Planck Institut f¨ Kopfermann-Strasse 1, 85748 Garching — 4Department of Molecular and Optical Physics, Albert-Ludwigs-Universit¨at Freiburg, Hermann-HerderStrasse 3, 79104 Freiburg Die Wechselwirkung von Molek¨ ulen mit Laserlicht hoher Intensit¨at in der Gasphase unter stossfreien Bedingungen f¨ uhrt zu einer Reihe von interessanten und unerwarteten Effekten. So ist die Dissoziation von Molek¨ ulen keine einfache Funktion der Intensit¨at, Frequenz oder Pulsdauer des verwendeten Lasers sondern kann unter anderem auch sehr stark von der spektralen Bandbreite des Lasers abh¨angen [1]. Wir untersuchen die Dissoziationsprozesse von Toluen bei λ = 800 nm, τ = 80 fs. Wenn die spektrale Bandbreite des Lasers durch eine Selbsphasenmodulation am Eintrittsfenster des verwendeten Flugzeitmassenspektrometers vergr¨ossert wird, beobachten wir eine extreme Fragmentierung des Molek¨ uls. Unsere Rechnungen zeigen, dass eine mit der Weisslichterzeugung

Atomphysik

Donnerstag

verbundene Selbsfokussierung des Lasers keine Ursache f¨ ur diese Beobachtungen sein kann. Wir vermuten, dass stimulierte Ramanprozesse f¨ ur dieses Verhalten verantwortlich sind.

[1] A. M. M¨ uller, B. Witzel, C. J. G. J. Uiterwaal, J. Wanner and K.-L. Kompa, PRL 87(2001) in production

A 17 Atome in ¨ ausseren Feldern Zeit: Donnerstag 16:30–17:30

Raum: HS 01/EZ04

A 17.1 Do 16:30 HS 01/EZ04 Hochaufgel¨ oste Stark-Spektren: Closed-orbit“-Theorie mit ” uniformen N¨ aherungen — •Thomas Bartsch, J¨ org Main und G¨ unter Wunner — Institut f¨ ur theoretische Physik 1, Universit¨at Stuttgart, Pfaffenwaldring 57/4, 70550 Stuttgart Closed-orbit“-Theorie erm¨oglicht eine semiklassische Berechnung der ” Photoabsorptionsquerschnitte von Atomen in ¨außeren Feldern. Bisher ist es jedoch nicht gelungen, mit ihrer Hilfe einzelne Energieniveaus und Oszillatorst¨arken f¨ ur das einfach erscheinende Problem des Wasserstoffatoms im elektrischen Feld zu bestimmen, da Bifurkationen geschlossener Bahnen zu divergenten Beitr¨agen im semiklassischen Signal f¨ uhren. Sie m¨ ussen durch uniforme N¨aherungen gegl¨attet werden. Dazu werden uniforme N¨aherungen auf einem sph¨arischen Konfigurationsraum entwickelt, die die bekannten uniformen N¨aherungen prinzipiell verallgemeinern. Das Verfahren der Harmonischen Inversion wird so erweitert, daß es die Einbeziehung uniformer N¨aherungen in den Quantisierungsprozeß gestattet und damit die semiklassische Berechnung einzelner Niveaus und ihrer Oszillatorst¨arken erstmals erm¨oglicht. Die vorgestellten Verfahren er¨offnen neue Perspektiven auch f¨ ur andere atomare Systeme mit komplizierteren Feldgeometrien. A 17.2 Do 16:45 HS 01/EZ04 ˜ero and 2D helium in electromagnetic fields — •Javier Madron Andreas Buchleitner — Max-Planck Institut f¨ ur Physik komplexer Systeme We present an ab initio quantum treatment of the two-dimensional helium atom exposed to electromagnetic fields. Our approach combines Floquet theory with the complex dilation of the Hamiltonian, and explores the dynamical symmetries of the planar three body Coulomb problem. The Hamiltonian is represented in a suitable basis set which induces strong selection rules [1]. For near resonant driving of doubly excited Rydberg states, this leads to a complex-symmetric, generalized eigenvalue problem of rather high dimension, which has to be solved using advanced techniques of parallel programming. [1] L. Hilico, B. Gr´emaud, D. Delande, Preprint 2001. A 17.3 Do 17:00 HS 01/EZ04 Classical Scaling of Non-Classical Alkali Rydberg States — ur Quan•Andreas Krug1,2 and Andreas Buchleitner2 — 1MPI f¨ ur Physik komplexer tenoptik, D-85748 Garching b. M¨ unchen — 2 MPI f¨ Systeme, D-01187 Dresden

Microwave driven Rydberg atoms are a paradigm of the manifestation of classical nonlinear motion in real existing quantum systems. While the overall dynamics of microwave driven atomic hydrogen is nowadays wellunderstood, arguably the larger part of the experiments on microwave ionization were performed on alkali Rydberg atoms, and showed marked differences as compared to hydrogen. However, the alkali dynamics can a priori not be interpreted in terms of classical chaos and its suppression due to quantum interferences as in the case of atomic hydrogen. On the contrary, the nonhydrogenic atomic core has to be treated quantum mechanically, and – due to the lack of a well-defined classical Hamiltonian for alkali atoms – there is no uniquely defined analogon to the hydrogenic Kepler frequency, which is crucial for the understanding of the hydrogenic ionization process. On the basis of an exact numerical treatment of the dynamics of microwave driven alkali Rydberg states, we identify the relevant frequency scale of the dynamics of driven alkali atoms. Our results enforce a reinterpretation of experimental alkali results so far available, and ultimately allow to establish scaling rules for driven alkali atoms. A 17.4 Do 17:15 HS 01/EZ04 Fractal fluctuations and algebraic decay in driven Rydberg states — •Sandro Marcel Wimberger1,2 , Italo Guarneri2 , and Andreas Buchleitner1 — 1 Nonlinear Dynamics in Quantum Systems, Max-Planck-Institut f¨ ur Physik komplexer Systeme, N¨othnitzer Str. 38, D-01187 Dresden — 2 International Centre for the Study of Dynamical Systems, Universit`a degli Studi dell’ Insubria , Via Valleggio 11, I-22100 Como We report an algebraic decay of ionization-widths distributions of hydrogen Rydberg states, periodically driven by a monochromatic microwave. Two different mechanisms leading to the universal decay exponent one are established: Dynamical localization and localization of states in the integrable region of classical phase space. Our results not only confirm the close analogy between atomic transport and conductance in Anderson-localized solids [1], but they also pin down the statistical properties of resonance poles responsible for fractal fluctuations and their connection to distributions of decay rates or ionization widths, respectively. [1]S. Wimberger, A. Buchleitner, J. Phys. A 34, 7181-7193 (2001)

A 18 Poster II Zeit: Donnerstag 17:30–19:30 A 18.1 Do 17:30 Schloss Spektrale Analyse des strahlenden Zerfalls des (3.0) doppelt angeregten He-Zustands — •S. Kammer1 , K.-H. Schartner1 , B. Zimmermann1 , S. Mickat1, H. Schmoranzer2 , A. Ehresmann2 , H. Liebel2 , R. Follath3 und G. Reichardt3 — 1 I. Physikalisches Institut der Justus-Liebig-Universit¨at Giessen — 2 Fachbereich Physik der Universit¨at Kaiserslautern — 3 BESSY mbH Berlin Photonen besetzen doppelt angeregte Zust¨ande u ¨ber Resonanzen. In ihren ersten Absorptionsexperimenten beobachteten Madden und Codling zwei Serien von Beutler-Fano-Profilen. Synchrotron Strahlungsquellen der dritten Generation erlauben in den Resonanzserien Zust¨ande mit sehr hohem n, sowie die (2pnd) Serie zu untersuchen. Strahlende Zerf¨alle von doppelt angeregten He-Zust¨anden wurden bis zu ihrer k¨ urzlich undispergiert mit einem Channelplate-Detektor nachgewiesenen Fluoreszenz v¨ollig vernachl¨assigt. In einer ersten spektroskopischen Messung konnten ¨ wir Uberg¨ ange und ihre relativen Intensit¨aten beobachten. In weiteren Experimenten sollen die Verzweigungsverh¨altnisse, sowie Wirkungsquerschnitte der Fluoreszenz gemessen werden. Diese Experimente stellen wichtige Schritte zum Verst¨andnis des grundlegenden Heliumatoms dar.

Raum: Schloss A 18.2 Do 17:30 Schloss 2p-Photoionisation von atomarem Nickel — •Tobias Richter1 , Kai Godehusen1 , Michael Martins2 und Peter Zimmermann1 — 1 Technische Universit¨at Berlin, Institut f¨ ur Atomare Physik und Fachdidaktik, Hardenbergstraße 36, D-10623 Berlin — 2 Freie Universit¨at Berlin, Institut f¨ ur Experimentalphysik, Arnimallee 14, D-14195 Berlin Die Photoionisation von atomarem Nickel im Bereich der 2p-Anregung wurde sowohl mittels Absorptions- als auch mit hochaufl¨osender Elektronenspektroskopie untersucht. Bei den hohen Verdampfungstemperaturen von ca. 1800 Kelvin sind dabei bereits die Feinstrukturniveaus von den beiden Elektronenkonfigurationen 3d8 4s2 und 3d9 4s thermisch besetzt. Dies erm¨oglicht den kritischen Vergleich mit den entsprechenden Messdaten an Nickel-Festk¨orperproben. Zus¨atzlich wurden umfangreiche Hartree-Fock-Rechnungen zur Analyse der Absorptions- und Elektronenspektren durchgef¨ uhrt.

Atomphysik A 18.3 Do 17:30 Schloss Photoionisationsexperimente mit Synchrotronstrahlung an atomarem Titan im Bereich der 2p-Anregung — •Thomas Ryschawy1 , Alexander Eichler1 , Timo Wolff1, Tobias Richter1 , Kai Godehusen1 , Michael Martins2 und Peter Zimmermann1 — 1 Technische Universit¨at Berlin, Institut f¨ ur Atomare Physik und Fachdidaktik, Hardenbergstraße 36, D-10623 Berlin — 2Freie Universit¨at Berlin, Institut f¨ ur Experimentalphysik, Arnimallee 14, D-14195 Berlin Mittels Atomstrahlstrahltechnik und monochromatisierter Synchrotronstrahlung wurde erstmalig die 2p-Photoionisation an freien TitanAtomen untersucht. Eine erste Analyse der Spektren deutet darauf hin, dass eine Ein-Elektronen-N¨aherung f¨ ur die Erkl¨arung der MultiplettAufspaltung nicht ausreichend ist. Die elektrostatische Wechselwirkung des 2p-Lochs mit der 3d-Valenzschale muss hierbei ber¨ ucksichtigt werden. Zur weiteren Untermauerung ist der Vergleich mit ab initio Rechnungen nach der Hartree-Fock-Methode angestrebt. A 18.4 Do 17:30 Schloss Double Photoionization of fixed in Space Hydrogen — •Thorsten Weber1 , Reinhard Doerner1 , Achim Czasch1 , Allen Landers2 , Timur Osipov3 , Lew co*cke3 , Ottmar Jagutzki1 , Mike Prior4 , and Horst Schmidt-Boecking1 — 1 Institut fuer Kernphysik Frankfurt, Frankfurt am Main, Germany — 2 Department of Physics, Western Michigan University, Kalamazoo, USA — 3 Department of Physics, Kansas State University, Manhattan, USA — 4 Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, USA We have studied experimentally the influence of the molecular alignment on the electron emission from a two body Coulomb potential induced by photon absorption with linear polarized light. Applying successfully the technique of COLTRIMS it was possible to measure Triple Differential Cross Sections (TDCS) for the double photo ionization of hydrogen for fixed molecular orientation. We present momentum distributions of the second emitted electron for fixed orientations of the molecular axis in space and the polarization vector of the incoming photon while varying the kinetic energy and the emission angle of the first photo electron. The data can also be transferred into polar angle distributions allowing comparison with theoretical results for hydrogen and data for photo double ionization of helium measured with COLTRIMS. The electronic energy sharing and the momentum pattern as well as the polar angular distribution show a distinct dependency on the molecular orientation. A 18.5 Do 17:30 Schloss Photoionisation geschlossenschaliger Ionen: Orientierungs- und Alignmentparameter — U. Kleiman — Institut f¨ ur Theoretische Physik, Universit¨at M¨ unster, Wilhelm-Klemm-Str. 9, 48149 M¨ unster Die Winkelverteilung und die Spinpolarisation von Auger-Elektronen h¨angen von dem Alignment und der Orientierung der sie emittierenden Ionen ab. F¨ ur den Fall der Photoionisation wurden die Alignment- und Orientierungsparameter f¨ ur alle Atome mit dem Grundzustand 1 S0 nach dem Hartree-Fock-Verfahren numerisch berechnet [1]. Es zeigte sich, dass zwischen den beiden nichtrelativistischen Parametern A10 und A20 ein recht einfacher Zusammenhang besteht [2]. Dieser ist u.a. f¨ ur eine Gegenprobe experimentell ermittelter Alignment- und Orientierungsparameter verwendbar. Mittels desselben Formalismus l¨asst sich auch die Photoionisation von positiv oder negativ geladenen Ionen mit abgeschlossenen Schalen bzw. Unterschalen behandeln. Die Erzeugung derartiger Ionen ist mittlerweile auch von experimenteller Seite her ohne gr¨oßere Probleme m¨oglich. Man erh¨alt diese Ionen beispielsweise aus den Alkalimetallen durch Entfernen oder Hinzuf¨ ugen eines s-Elektrons. Da diese Ionen isoelektronisch zu den Edelgasen respektive Erdalkalimetallen sind, kann u uft werden, ob ¨ berpr¨ die entsprechenden Alignment- und Orientierungsparameter in etwa die gleiche Abh¨angigkeit von der Photoelektronenenergie aufweisen. [1] U. Kleiman, Dissertation, Universit¨at M¨ unster (2001) [2] U. Kleiman, Interdependence between orientation and alignment of photoionized atoms, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys., eingereicht A 18.6 Do 17:30 Schloss Relativistische Dynamik von Elektronen in gekreuzten und Gaußschen Laserfeldern — •Guido R. Mocken1, Yousef I. Salamin2 und Christoph H. Keitel1 — 1 Theoretische Quantendynamik, Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Freiburg, Hermann-Herder-Straße 3, D79104 Freiburg, Germany — 2Physics Department, Birzeit University, P.O. Box 14, Birzeit, West Bank, Palestine.

Donnerstag Die Dynamik eines einzelnen Elektrons im Vakuum unter dem Einfluß zweier Laserfelder [1], die sich unter einem beliebigen Winkel kreuzen [2], wird numerisch untersucht. Es werden Einfl¨ usse auf die Bahnen und auf den Energiegewinn der Elektronen behandelt, die sich aufgrund von Abweichungen von den idealen Anfangsbedingungen ergeben. Wir untersuchen außerdem numerisch die Dynamik eines Elektrons in Anwesenheit eines hochintensiven Laserstrahls, der als echter Gaußscher Strahl bis zur f¨ unften Ordnung des Beugungswinkels analytisch exakt modelliert wird [3]. Je nach Anfangsbedingungen kann das Elektron durch den Strahl hindurch transmittiert, von ihm eingefangen oder gar an ihm reflektiert werden. Wir zeigen, daß es mit reflektierten Elektronen m¨oglich ist, Endenergien im GeV-Bereich zu erhalten und weisen hierbei auf die Bedeutung der Feld-Korrekturen h¨oherer Ordnung hin [4]. [1] [2] [3] [4]

E. Esarey, P. Sprangle und J. Krall, Phys. Rev. E 52, 5443 (1995) Y. I. Salamin und C. H. Keitel, Appl. Phys. Lett. 77, 1082 (2000) M. O. Scully und M. S. Zubairy, Phys. Rev. A, 44, 2656 (1991) Y. I. Salamin, G. R. Mocken und C. H. Keitel (in Vorbereitung)

A 18.7 Do 17:30 Schloss Manifestation of the electron backscattering in the process of excess photon detachment of F− — •Igor Kiyan and Hanspeter Helm — Fakult¨at f¨ ur Physik, Albert-Ludwigs-Universit¨at, D-79104 Freiburg Negative fluorine ions are exposed to a strong infrared laser field of 1800 nm wavelength, 150 fs duration, and 1013 W/cm2 peak intensity. An imaging technique is used to record an energy and angle resolved spectrum of photoelectrons produced in the process of photodetachment. The spectrum extends up to kinetic energies of approximately 11 eV, corresponding to absorption of more than 15 excess photons. The higher energy part of the spectrum is pronounced as a plateau localized within a small angle along the laser polarization axis. This plateau resembles the signal of photoelectrons which gain high kinetic energy in the process of backscattering from the residual core in the presence of the laser field. Calculations are performed using an improved Keldysh-like model, where the backscattering on a short range potential is taken into account. The result of these calculations, however, underestimates the observed effect by more than one order of magnitude. The role of the polarization forces in the process of backscattering will be discussed. A 18.8 Do 17:30 Schloss ulen in intensiven ultrakurzen Doppelionisation von N2 Molek¨ Laserpulsen — •E. Eremina1 , H. Rottke1 , W. Sandner1 , A. Dreischuh2 , F. Lindner2 , F. Grasbon2 , G. G. Paulus2 , H. Walther2 , R. Moshammer3 , B. Feuerstein3 und J. Ullrich3 — 1 MaxBorn-Institut,Max-Born-Str. 2a, 12489 Berlin — 2 Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str.1, 85748 Garching — 3 MaxPlanck-Institut f¨ ur Kernphysik, Saupfercheckweg 1, 69117 Heidelberg Wir haben die Doppelionisation von N2 Molek¨ ulen in 30 fs-Laserpulsen im Intensit¨atsbereich von 7 × 1013 W/cm2 bis zu 2 × 1014 W/cm2 untersucht. Die Zentralwellenl¨ange der Laserstrahlung war 800 nm. In diesem Intensit¨atsbereich deuten integrale Messungen der Ausbeute von N2+ 2 als Funktion der Lichtintensit¨at auf eine nicht-sequentielle Doppelionisation von N2+ 2 hin [1]. Die mit COLTRIMS (COld Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy) gemessene Impulsverteilung von N2+ 2 zeigt jedoch, das der Mechanismus der Doppelionisation wahrscheinlich nicht im Rahmen des bei Atomen gefundenen R¨ uckstreumodells erkl¨art werden kann. [1] C. Cornaggia, Ph. Hering, Phys. Rev. A, 62, 023403 (2000) A 18.9 Do 17:30 Schloss Experimental Evidence for Electron Repulsion in Multiphoton Double Ionization — •Matthias Weckenbrock1, Mirko Hattass1 , Achim Czasch1 , Ottmar Jagutzki1 , Lothar orner1 , Hartmut Schmidt1 , Thorsten Weber1 , Reinhard D¨ offler2 , Marc Thomson2 , and Horst Roskos2 , Torsten L¨ ur Kernphysik, Uni Frankfurt am Schmidt-B¨ ocking1 — 1 Institut f¨ Main — 2Physikalisches Institut, Uni Frankfurt am Main We have measured the coincident momenta of both electrons emitted in argon double ionization at 780 nm and 4.7×1014 W/cm2 . For electrons which are emitted with very small momentum transverse to the electric field, we find that the two electrons have very unequal momentum. This is in contrast to the situation for larger transverse momenta for which most electrons are found with similar momentum. We interpret this observation as a manifestation of electron repulsion. We also identify contributions from electron impact excitation.

Atomphysik A 18.10 Do 17:30 Schloss Investigation of Autoionizing States in Rare Gases by Resonantly Enhanced Multi-Photon Ionization and Third Harmonic Generation — •Mattias Johnsson, Michael Stellpflug, Torsten Rickes, Thorsten Peters, Thomas Halfmann, and Klaas Bergmann — Fachbereich Physik der Universit¨at, D-67663 Kaiserslautern We examined experimentally the autoionizing states of Xenon by resonantly enhanced multi-photon ionization (REMPI) using different intermediate states as well as non-resonant third harmonic generation. The spectral line shape and Fano parameters for autoionization change significantly depending on the intermediate state and differ from the line profiles recorded in third harmonic generation as well as from previous data taken with one-photon ionization using UV synchrotron radiation. For the intermediate state 5p5 (2P3/2 )6p[1/2]0 , which belongs to a JC = 3/2 core configuration, only nd’ resonances were observed in the ionization spectrum. For the 5p5 (2 P1/2 )6p [1/2]0 intermediate state, associated with a JC =1/2 core configuration, both nd’ and ns’ resonances could be seen. The results for third harmonic generation also exhibited the signature of the nd and ns resonances. In contrast to previous one-photon synchrotron ionization data where a negative Fano q parameter was observed for the d resonances, our results yield a postive q parameter. These data demonstrate the strong dependance of the spectral line shape and Fano parameter upon the excitation pathway to the autoionizing state. A 18.11 Do 17:30 Schloss Elektronenstoßionisation im starken Laserfeld — •Cornelia H¨ ohr, Alexander Dorn, Claus-Dieter Schr¨ oter, Georgi Sakhelashvili und Joachim Ullrich — MPI f¨ ur Kernphysik, Saupfercheckweg 1, 669117 Heidelberg In der hier vorgestellten Arbeit soll der Einfluß von nichtresonanten starken Laserfeldern (1011 − 1012 W/cm2 ) auf die Elektronenstoßionisation von Atomen untersucht werden. Theoretische Arbeiten sagen seit mehr als zehn Jahren eine Reihe von neuen Ph¨anomenen voraus. Das Laserfeld ver¨andert einerseits den atomaren Grundzustand ( dres” sed state“). Andererseits k¨onnen im Stoßprozess Photonen ausgetauscht werden. Beides f¨ uhrt zu einem modifizierten differentiellen Wirkungsquerschnitt. In einem ersten Test konnten drei Strahlen in Raum und Zeit ¨ u ¨berlagert werden: ein gepulster Elektronenstrahl, ein Uberschallstrahl kalter Atome (Helium und Argon) und ein gepulster Nd:YAG-Laserstrahl mit einer Intensit¨at im Laserfokus von I = 1.53 × 1011 W/cm2 . Die Stoßfragmente wurden mit einem kombinierten Elektronen- und R¨ uckstoßionenspektrometer ( Reaktionsmikroskop“) impulsaufgel¨ost ” nachgewiesen. In einem ersten Test erwies sich der experimentelle Aufbau als erfolgreich, aber wegen schlechter Statistik und geringer Laserintensit¨at konnten keine Unterschiede im Wirkungsquerschnitt beobachtet werden. Ein verbessertes Experiment mit h¨oherer Intensit¨at ist in Vorbereitung. A 18.12 Do 17:30 Schloss Adaptive Optimierung atomarer Zweifachionisation im CaAtom — E. Papastathopoulos und G. Gerber — Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ urzburg, Am Hubland, 97074 W¨ urzburg, Germany Wir haben die Zweifachionisation von atomarem Calcium in einem starken Laserfeld (1012 W/cm2 ) unter Verwendung adaptiver Femtosekunden-Pulsformung untersucht. Durch Verwendung des Ca++ Signals als Feedback wurde die Ausbeute atomarer Zweifachionisation maximiert. Die Optimierung resultierte in einer Vielzahl von Strukturen im Photoelektronen-Spektrum. So wurde im wesentlichen ein Photelektronen-Peak gegen¨ uber den anderen maximiert. Eine Optimierung, in der die Erh¨ohung des Elektronen-Peaks als R¨ uckkopplungsSignal in einem evolution¨arem Algorithmus diente, ergab ¨ahnliche optimale Felder wie beider Optimierung des Ca++ . Des weiteren wurden Photoelektronenspektren sowie die optimalen Femtosekunden-Laserpulse analysiert. A 18.13 Do 17:30 Schloss Ortsaufgel¨ oste Untersuchung des optogalvanischen Signals in Hohlkathodenentladungen — •Stephan Schulz, Sophie Kr¨ oger und Dieter Zimmermann — Technische Universit¨at Berlin, Hardenbergstrasse 36, 10623 Berlin Durch Messung des optogalvanischen Signals wurde die Entladung

Donnerstag in einer stickstoffgek¨ uhlten, zylindersymmetrischen DurchsichtHohlkathode mittels eines durchstimmbaren, single-mode cw-Farbstofflasers unter der Variation ¨außerer Parameter lateral vermessen. Es wird der Einfluß des Entladungstroms und des Entladungsdrucks abh¨angig von der Art des Puffergases und des Hohlkathodendurchmessers auf die St¨arke des optogalvanischen Signals bei verschiedenen Wellenl¨angen untersucht und diskutiert. Mittels dieser Messungen sollen Aussagen u ¨ber die relative Teilchenkonzentration in lateraler Aufl¨osung von Hohlkathodenplasmen gefunden werden, um damit u.a. die Entladungsbedingungen f¨ ur den Nachweis negativer Ionen zu optimieren. A 18.14 Do 17:30 Schloss Optical Measurement of the 2S Hyperfine Splitting in the Hydrogen Atom — •N. Kolachevsky1 , M. Fischer1 , C. Niessl1 , S. Karshenboim2 , and T.W. Haensch1 — 1 Max-Planck-Institut fuer Quantenoptik, Hans-Kopfermann str. 1, 85748 Garching — 2 D.I. Mendeleev Institute for Metrology, Moskovsky pr. 19, St. Petersburg 198005, Russia The recent advances in optical frequency measurements open the opportunity to determine the splitting of atomic states directly by optical methods with an accuracy comparable to the accuracy of RF measurements. The recent results of the 1S-2S transition frequency measurement in atomic hydrogen demonstrate the possibility to perform an alternative determination of the 2S hyperfine splitting with an accuracy similar to that of the RF technique result (HFS(2S) = 177556785(29) Hz) [1]. By measuring the frequencies of all two-photon 1S-2S transitions of the Zeeman multiplet and using the Breit-Rabi equation, it is possible to determine the 2S hyperfine splitting with an appropriate accuracy. Two high-finess stable reference cavities at our disposal give the opportunity to perform all four measurements in a short-time period which does not impose extremely strong requirements on the frequency standard. This experiment is an independent test of our 1S-2S measurement technique as well as the demonstration that the optical frequency measurements have reached limits which could not be beaten over some decades. 1. N.E. Rothery, E.A. Hessels, PRA 61, 044501 (2000) A 18.15 Do 17:30 Schloss Laserinduzierte Fluoreszenz und Hyperfeinstrukturanalyse als Werkzeug f¨ ur die Klassifikation von Spektrallinien im Praseodym-Atomspektrum — •Hans-Otto Behrens, Marion Bette und G¨ unter H. Guth¨ ohrlein — Labor f¨ ur Experimentalphysik, Lasertechnik und Werkstoffkunde, Universit¨at der Bundeswehr Hamburg, Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg Kenngr¨oßen eines Energieniveaus sind u.a. seine Quantenzahl J, seine Hyperfeinkonstanten (A- und B-Faktor) und der Satz der von diesem Energieniveau ausgehenden Spektrallinien, die laserinduzierte Fluoreszenz aufweisen. Diese Kenngr¨oßen stellen praktisch den ,,Fingerabdruck” des betreffenden Energieniveaus dar. Die J-Quantenzahlen (Jo und Ju) und die Hyperfeinkonstanten (Ao,Bo,Au,Bu) des oberen bzw. des unteren der kombinierenden Energieniveaus eines elektrischen ¨ Dipol-Ubergangs bestimmen vollst¨andig die Hyperfeinstruktur (Hfs) einer Spektrallinie. Die sorgf¨altige Interpretation der mit dem experimentellen Verfahren der Laserinduzierten Fluoreszenz (LIF) gemessenen Hfs gestattet die Bestimmung der ,,Fingerabdr¨ ucke”. Unter Benutzung dieser ,,Fingerabdr¨ ucke” gelingt es, noch nicht bekannte Zust¨ande zu entdecken. Das Verfahren, die Vorgehensweise und die Suchstrategie bei der Linienklassifikation werden vorgestellt und (praseodymspezifische) Pro¨ bleme diskutiert. Uber den gegenw¨artigen Stand der Untersuchungen und der laufenden Arbeiten wird berichtet und Ergebnisse vorgestellt. A 18.16 Do 17:30 Schloss Laserspektroskopische Untersuchung einer Hyperfeintermst¨ orung am Praseodym I — •Dieter Messnarz, Marion Bette, Hans-Otto Behrens, G¨ unter H. Guth¨ ohrlein, Frank Merkel und Henryk Waltemade — Labor f¨ ur Experimentalphysik, Lasertechnik und Werkstoffkunde, Universit¨at der Bundeswehr Hamburg, Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg. Im Rahmen eines seit mehreren Jahren laufenden Projekts besch¨aftigen wir uns mit der Klassifikation des besonders linienreichen Spektrums des Elements Praseodym. Die Untersuchung der Hyperfeinstruktur (Hfs) der ¨ Uberg¨ ange erfolgt mittels der Methode der laserinduzierten Fluoreszenzspektroskopie (LIF). Freie Praseodym Atome werden durch Sputtern in einer Hohlkathodengasentladung produziert. Bei der Anregung der Linie λ = 4884.27 ˚ A war es nicht m¨oglich, die gemessene Hfs mit der Casimir-Formel f¨ ur die Aufspaltung der Hyperfein-

Atomphysik niveaus auszuwerten. Eine zufriedenstellende Interpretation des gewonnenen Spektrums gelang nur nach der Ermittlung und Ber¨ ucksichtigung einer Hyperfeintermst¨orung. Diese verursacht nicht nur eine Verschiebung der Lagen der einzelnen Hf-Komponenten sondern auch starke Abweichungen der gemessenen Intensit¨atsverh¨altnisse von den theoretisch

Donnerstag erwarteten. Weitere Experimente best¨atigten die Hypothese der HfSt¨orung und werden vorgestellt. Zwei bisher unbekannten Energieniveaus, die zur St¨orung beitragen, konnten eindeutig identifiziert und im Termschema positioniert werden.

Massenspektrometrie

Tages¨ ubersichten

MASSENSPEKTROMETRIE (MS)

PD Dr. K. Wendt Institut f¨ ur Physik Universit¨at Mainz Postfach 3980 55099 Mainz E-Mail: [emailprotected]

¨ ¨ UBERSICHT DER HAUPTVORTRAGE UND FACHSITZUNGEN (H¨ors¨ale HS 02/E04, HS 01/E01, HS 15/E10)

Plenarvortrag zur Massenspektrometrie PV VII

Do

09:45 (Stadthalle)

Massenspektrometrie in den Biowissenschaften: Entwicklungen im Grenzgebiet zwischen Physik, Chemie, Biologie und Medizin, Franz Hillenkamp

Hauptvortr¨ age MS I

Mi

14:00 (HS 02/E04)

MS II

Mi

14:40 (HS 02/E04)

MS III

Mi

15:20 (HS 02/E04)

MS IV MS V

Do Do

11:00 (HS 15/E10) 11:40 (HS 15/E10)

MS VI

Do

12:20 (HS 02/E04)

MS VII

Fr

11:00 (HS 02/E04)

MS VIII

Fr

11:40 (HS 02/E04)

MS IX

Fr

12:20 (HS 02/E04)

Die ungew¨ ohnlichen Eigenschaften der Ozonmolek¨ ule: Massenspektrometrische Untersuchungen eines neuen Isotopieeffektes, Konrad Mauersberger Accurate atomic masses: Status and perspectives of Penning trap measurements, Klaus Blaum Beschleuniger-Massenspektrometrie schwerer Ionen mit einem 3-MV Tandem-Beschleuniger, Robin Golser, Walter Kutschera, Alfred Priller, Peter Steier, Christof Vockenhuber, Stephan Winkler Ein neuer Wert f¨ ur die Masse des Elektrons, Thomas Beier Sektorfeldmassenspektrometrie: Energetik und Dynamik zerfallender Molek¨ ulionen, Tilmann M¨ark, Rajendra Parajuli, Sara Matt, Paul Scheier, Aleksandar Stamatovic Fourier Transformation-Ionen Zyklotronresonanz Massenspektrometrie: Neue methodische Entwicklung und Anwendung in der Life Science Forschung, Roland Jertz, G¨okhan Baykut, Jens Fuchser, Matthias Witt Bestimmung der Neutrinomasse: Vom Mainzer Spektrometer zu KATRIN, Christian Weinheimer, Mainzer Neutrinokollaboration und die KATRIN Kollaboration Ionenbeweglichkeitsspektrometrie: Physikalische Grundlagen, experimentelle Realisierung und exemplarische Anwendungsbeispiele, J.I. Baumbach, S. Sielemann, H. Schmidt Massenselektive Infrarot-Photodissoziationsspektroskopie an Vanadiumoxid-Clusterkationen, Knut R. Asmis, Mathias Br¨ ummer, Cristina Kaposta, Gabriele Santambrogio, Ludger W¨oste

Die Hauptvortr¨age MS IV und MS V sind gemeinsame Hauptvortr¨age mit dem FV Atomphysik.

Massenspektrometrie

Tages¨ ubersichten

Fachsitzungen MS MS MS MS MS

1 2 3 4 5

Poster Beschleunigermassenspektrometrie Ionenfallen und Pr¨ azisionsmassenspektrometrie Resonanzionisations-Massenspektrometrie Laserdesorption, MALDI und MS-Anwendungen in den Lebenswissenschaften MS 6 Massenspektrometrie an Atmosph¨ are und Aerosolen, Ionisationsmethoden MS 7 Molek¨ ule, Cluster, Zerf¨ alle und Reaktionen

Mi Mi Mi Do Do

11:00–13:00 16:30–18:00 18:00–18:30 14:00–15:15 16:30–17:45

Schloss HS 02/E04 HS 02/E04 HS 02/E04 HS 02/E04

MS MS MS MS MS

Do 17:45–18:45

HS 02/E04

MS 6.1–6.4

Fr 14:00–15:15

HS 02/E04

MS 7.1–7.5

Mitgliederversammlung des Fachverbands Massenspektrometrie Do 15:45–16:30

HS 02/E04

Tagesordnung: 1. Bericht des Fachverbandsleiters a. Status des Fachverbands b. aus dem DPG-Vorstandsrat 2. Tagungen 2002 - 2004 3. Elektronische Kommunikation und Fachverbandshomepage 4. Verschiedenes Anregungen f¨ ur weitere Tagesordnungspunkte bitte an den FV-Leiter.

1.1–1.7 2.1–2.6 3.1–3.2 4.1–4.5 5.1–5.5

Massenspektrometrie

Hauptvortr¨ age

Hauptvortr¨ age Hauptvortrag

MS I Mi 14:00 HS 02/E04 Die ungew¨ ohnlichen Eigenschaften der Ozonmolek¨ ule: Massenspektrometrische Untersuchungen eines neuen Isotopieeffektes — •Konrad Mauersberger — Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik, Saupfercheckweg 1, 69117 Heidelberg Ozon ist das wichtigste Spurengas in unserer Atmosph¨are. Am Boden ist es oft zu h¨aufig, in der Stratosph¨are nicht ausreichend vorhanden. Seit zwei Jahrzehnten ist ein Isotopieeffekt im Ozon bekannt, der die schweren Isotope auf ungew¨ohnliche Weise anreichert. Ozon der Masse 49 (16 O16O17 O) und 50 (16 O16O18 O) ist um ca. 10 Prozent u ¨ber den statistisch erwarteten Werten erh¨oht. Mit einem f¨ ur reaktive Gase entwickelten Massenspektrometersystem sind die Isotope der Ozonmolek¨ ule und physikalische Parameter anderer reaktiver und adsorptiver Gase bestimmt worden. Im Analysesystem wird durch Gasexpansion und durch die Benutzung fl¨ ussiger He Pumpen und einer stoßfreien Ionenquelle ein Molekularstrahl erzeugt, der eine quantitative Bestimmung der Dichte von Molek¨ ulen wie O3, H2 O oder HNO3 erm¨oglicht. Mit diesem System wurde auch die Quelle der Ozonisotopie gefunden: Es sind die Bildungsraten einzelner isotopenspezifischer Prozesse wie 16 O+18O18O oder 18 O+16O16 O, bei denen große Unterschiede auftreten. So zum Beispiel verl¨auft der erste Prozess u ¨ber 50 Prozent schneller als der zweite. In der Atmosph¨are werden Isotopiestudien insbesondere des Ozons benutzt, um Informationen u ¨ber Transport- und Reaktionsprozesse zu erhalten.

Hauptvortrag

MS II Mi 14:40 HS 02/E04 Accurate atomic masses: Status and perspectives of Penning trap measurements — •Klaus Blaum — GSI, Darmstadt, Germany There are many reasons for high-accuracy mass measurements of stable and unstable isotopes: For stable masses it ranges from establishing a reliable backbone of known masses along the line of beta-stability, providing masses important for metrology such as fundamental constants, or for measuring atomic binding energies in order to test atomic theory and QED. Recent results from MIT (Cambridge) and SMILETRAP (Stockholm) demonstrate precisions of 0.2 ppb or better [1, 2]. Detailed studies of nuclear binding far from the valley of stability with precisions in the 10−7 − 10−8 range are performed with ISOLTRAP (ISOLDE/CERN, Geneva) [3]. These measurements allow direct observation of nuclear structure effects like the location of shell and sub-shell closures, pairing, or the onset of deformation. Furthermore unstable masses play an important role in the understanding of nuclear astrophysical processes and for the test of fundamental interactions. Future upcoming or planned facilities for Penning trap mass spectrometry such as CPT (ANL, Argonne), SHIPTRAP, HITRAP (both GSI, Darmstadt), JYFLTRAP (JYFL/Jyv¨askyl¨a), LEBIT (NSCL/MSU, East Lansing) and TRIUMFTRAP (TRIUMF, Vancouver) will be presented and discussed. [1] M.P. Bradley et al., Phys. Rev. Lett. 83 (1999) 4510 [2] T. Fritioff et al., Eur. Phys. J. D 15 (2001) 141 [3] G. Bollen, Nucl. Phys. A 693 (2001) 3

Hauptvortrag MS III Mi 15:20 HS 02/E04 Beschleuniger-Massenspektrometrie schwerer Ionen mit einem 3-MV Tandem-Beschleuniger — •Robin Golser, Walter Kutschera, Alfred Priller, Peter Steier, Christof Vockenhuber und Stephan Winkler — VERA Labor, Institut f¨ ur Isotopenforschung und Kernphysik, Universit¨at Wien, Austria Die ionenoptischen Komponenten von VERA (Vienna Environmental Research Accelerator) erlauben nicht nur den Transport von leichten Radionukliden (z.B. C-14), sondern auch von sehr schweren (bis zu Pu-244). Mit der maximalen Terminal-Spannung des Tandems von 3 MV k¨onnen bei sinnvoller Stripping-Ausbeute aber nur Ionenenergien bis zu etwa 20 MeV erreicht werden. F¨ ur die Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS) bedeutet das, daß schwere Radionuklide nicht mehr von st¨orenden stabilen Isobaren separiert werden k¨onnen. Jedoch ist im Prinzip selbst bei niedrigen Energien AMS f¨ ur jene Radionuklide m¨oglich, die jenseits der stabilen Elemente liegen (z.B. U-236, Pu-244). Der Nachweis nat¨ urlicher Isotopenverh¨altnisse (in der Gr¨oßenordnung von 1e-10 ¨ und darunter) erfordert einen erheblichen Aufwand, um st¨orende Uberlagerungen durch Molek¨ ul-Bruchst¨ ucke, Umladungsprodukte, gestreute

Ionen, u.¨a. zu vermeiden. Bei VERA kommen dazu die hochaufl¨osenden Komponenten magnetischer Analysator, elektrostatischer Analysator und Flugzeit-Spektrometer zum Einsatz. M¨ogliche Anwendungen liegen z.B. im Bereich der Astrophysik (Supernovae, kosmischer Staub) oder der Geophysik (Neutronenfluß in Mineralien, Transportvorg¨ange).

Hauptvortrag

MS IV Do 11:00 HS 15/E10 Ein neuer Wert f¨ ur die Masse des Elektrons — •Thomas Beier — GSI, Atomphysik, Planckstr. 1, 64291 Darmstadt Ein neuer unabh¨angiger Wert f¨ ur die Elektronenmasse in atomaren Masseneinheiten wird pr¨asentiert, me = 0.000 548 579 909 2 (4) u. Dieser Wert wird aus dem Vergleich von neuesten theoretischen Vorhersagen [1] und dem Experiment [2] f¨ ur den g-Faktor des Elektrons in 12 C5+ gewonnen. Unsere Pr¨azision ist um einen Faktor drei besser als die des gegenw¨artigen Literaturwertes, me = 0.000 548 579 911 0 (12) u.[3]. [1] T. Beier et al., New determination of the electron’s mass, accepted by Phys. Rev. Lett. [2] H. H¨affner et al., Phys. Rev. Lett. 85, 5308 (2000) [3] P. J. Mohr and B. N. Taylor, Rev. Mod. Phys. 72, 351 (2000)

Hauptvortrag

MS V Do 11:40 HS 15/E10 Sektorfeldmassenspektrometrie: Energetik und Dynamik zerfallender Molek¨ ulionen — •Tilmann M¨ ark, Rajendra Parajuli, Sara Matt, Paul Scheier und Aleksandar Stamatovic — Institut f¨ ur Ionenphysik, A-6020 Innsbruck, Austria Durch Scannen der elektrischen Sektorfeldspannung in einem BEZweisektorfeld Massenspektrometer ist es m¨oglich die Energieverteilung der im zweiten feldfreien Raum zerfallenden metastabilen Ionen zu bestimmen. Durch Erweiterung dieser als MIKE Technik bekannten Methode einerseits auf verschiedene Zeitfenster und andererseits auch auf elektronenstoßinduzierte Zerf¨alle erh¨alt man zus¨atzliche Informationen u ¨ber die Eigenschaften der zerfallenden Ionen. Dadurch war es m¨oglich unter Verwendung entsprechender theoretischer Modelle endlich einen genauen Wert f¨ ur die Bindungsenergie von Fullerenionen (und auch von anderen Molek¨ ul- und Clusterionen) zu bestimmen. Zus¨atzlich gelang es auch Informationen u ¨ber die unterschiedlichen Zerfallsmechanismen in Abh¨angigkeit von der Gr¨oße der untersuchten Molek¨ ul- und Clusterionen zu erhalten.

Hauptvortrag

MS VI Do 12:20 HS 02/E04 Fourier Transformation-Ionen Zyklotronresonanz Massenspektrometrie: Neue methodische Entwicklung und Anwendung in der Life Science Forschung — •Roland Jertz, G¨ okhan Baykut, Jens Fuchser und Matthias Witt — Bruker-Daltonik GmbH, Fahrenheitstr. 4, D-28359 Bremen Mit der Entwicklung sanfter Ionisierungsmethoden, wie z.B. Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation (MALDI) und Electrospray Ionisation (ESI), die Biomolek¨ ule intakt in die Gasphase u uhren, hat sich ¨berf¨ auch die Massenspektrometrie als eine zentrale Analysemethode in der Life Science Forschung durchgesetzt. Im Vergleich zu den schon l¨anger auch kommerziell angebotenen Quadrupol-, MALDI Flugzeit- und Hochfrequenz Ionenfallen Massenspektrometern erreichen insbesondere die Fourier Transformation-Ionen Zyklotron Resonanz (FT-ICR) Massenspektrometer die h¨ochste Aufl¨osung und Genauigkeit in der Massenbestimmung von Biomolek¨ ulen. Dabei erm¨oglichen unterschiedliche Typen von Ionenquellen, sowie auch die Anwendung verschiedener Fragmentierungstechniken die direkte Identifikation kleinerer Peptide bis hin zu Proteinen. Die Weiterentwicklung der FT-ICR Massenspektrometer in den letzten Jahren macht diese Methode nicht nur f¨ ur die Grundlagenforschung, sondern auch f¨ ur die Routineanalytik in Industrieunternehmen bei hohem Probendurchsatz attraktiv. Das Prinzip des FT-ICR Massenspektrometers, seine herausragenden Eigenschaften, sowie unterschiedliche Techniken zur Strukturanalyse von Peptiden und Proteinen werden vorgestellt.

Massenspektrometrie Hauptvortrag

MS VII Fr 11:00 HS 02/E04 Bestimmung der Neutrinomasse: Vom Mainzer Spektrometer zu KATRIN — •Christian Weinheimer f¨ ur die Mainzer Neutrinokollaboration und die KATRIN-Kollaboration — Institut f¨ ur Strahlenund Kernphysik, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universit¨at, 53115 Bonn Die große Bedeutung der Neutrinomassen reicht von der Kern- und Teilchenphysik bis zur Astrophysik und Kosmologie. Nach den j¨ ungsten Experimenten mit atmosph¨arischen und solaren Neutrinos [1], k¨onnen wir davon ausgehen, dass Neutrinos von Null verschiedene Massen besitzen. Im Gegensatz zu diesen Oszillationsexperimenten k¨onnen Aussagen u ¨ber absolute Neutrinomassen nur aus direkten Neutrinomassenmessungen, insbesondere aus der Kinematik von schwachen Zerf¨allen, wie z.B. dem Tritium β-Zerfall, sowie aus der Suche nach dem neutrinolosen doppelten β-Zerfall gewonnen werden. Beide experimentelle Methoden liefern komplement¨are Aussagen u ¨ber Neutrinomassen. Das Mainzer Neutrinomassenexperiments [2], das die beste direkte Obergrenze f¨ ur eine Neutrinomasse erzielt, wird vorgestellt. Wegen der großen Bedeutung der Neutrinomassen soll mit dem KArlruher TRItium Neutrinoexperiment KATRIN [3] eine Steigerung der Empfindlichkeit um eine Gr¨ossenordnung in den sub-eV-Bereich erreicht werden. Der Stand dieses Experimentes wird pr¨asentiert. [1] Y. f*ckuda et al., Phys. Rev. Lett. 85 (2000) 3999, Q.R. Ahmad et al., Phys. Rev. Lett. 81 (2001) 071301 T. Kirsten, Rev. Mod. Phys., 71 (1999) 1213 [2] J. Bonn et al., Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.) 91 (2001) 273 [3] A. Osipowicz et al., hep-ph/0109033

Hauptvortrag MS VIII Fr 11:40 HS 02/E04 Ionenbeweglichkeitsspektrometrie: Physikalische Grundlagen, experimentelle Realisierung und exemplarische Anwendungsbeispiele — •J.I. Baumbach, S. Sielemann und H. Schmidt — Institut f¨ ur Spektrochemie und Angewandte Spektroskopie, Dortmund Die Ionenbeweglichkeitsspektrometrie ist keine Methode zur Identifizierung unbekannter Verbindungen in einem Gas, jedoch k¨onnen unter bestimmten Bedingungen sehr niedrige Nachweisgrenzen (ng/L bis pg/L, ppmv- bis pptv-Bereich) ohne Voranreicherung realisiert werden. Besonders attraktiv sind Kopplungen mit geeigneten gaschromatographi-

Hauptvortr¨ age schen S¨aulen, so dass auch Gemischtrennungen innerhalb weniger Minuten durchgef¨ uhrt werden k¨onnen, womit sich das Feld potentieller Anwendungen deutlich erweitert hat. Mit miniaturisierten Systemen sind on-line und on-site prozessanalytische Anwendungen kosteng¨ unstig realisierbar. Es sollen die physikalischen und chemischen Grundlagen skizziert, wesentliche Aufbauvarianten bez¨ uglich Ionisierungsweg, Driftr¨ohrengestaltung und Auswertungselektronik besprochen sowie erfolgreiche Applikationen vorgestellt werden. Die Anwendungsbeispiele sowohl niedrig- als auch hochaufl¨osender Spektrometer werden mit Blick auf Vor- und Nachteile der jeweiligen L¨osung diskutiert, Kopplungen mit unterschiedlichen gaschromatographischen Systemen und zu FlugzeitMassenspektrometern umrissen.

Hauptvortrag

MS IX Fr 12:20 HS 02/E04 Massenselektive Infrarot-Photodissoziationsspektroskopie an Vanadiumoxid-Clusterkationen — •Knut R. Asmis, Mathias Br¨ ummer, Cristina Kaposta, Gabriele Santambrogio und Ludger W¨ oste — Institut f¨ ur Experimentalphysik, Freie Universit¨at Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin. Der Aufbau eines neuartigen Tandem-Massenspektrometers mit zwischengelagerter, temperaturkontrollierbarer Radiofrequenz-Ionenfalle wird beschrieben. Die neue Apparatur erlaubt es, eine Vielzahl von Experimenten (Reaktivit¨atsuntersuchungen, frequenz- bzw. zeitaufgel¨oste Spektroskopie) an gespeicherten, massenselektierten Clusterionen, die Wahlweise durch Laserverdampfung oder Elektrospray-Ionisation erzeugt werden k¨onnen, in der Gasphase bei definierter Umgebungstemperatur durchzuf¨ uhren und die Reaktionsprodukte massenselektiv zu detektieren. In Verbindung mit der Strahlung des Freien Elektronen Lasers FELIX konnten so die ersten Infrarot-Spektren von massenselektierten Vm On+ Clustern im spektralen Bereich von 625 bis 1425 cm−1 (Bereich der V-O und V=O Streckschwingungen) mittels der massenselektiven IR-Photodissoziationsspektroskopie gemessen werden. Diese Experimente erm¨oglichen eine detailierte Charakterisierung der Struktur von isolierten Vm On+ Clustern durch Vergleich mit den Voraussagen von Elektronenstrukturberechnungen.

Massenspektrometrie

Mittwoch

Fachsitzungen – Fach-, Kurzvortr¨ age und Posterbeitr¨ age –

MS 1 Poster Zeit: Mittwoch 11:00–13:00 MS 1.1 Mi 11:00 Schloss FT-ICR: Eine zerst¨ orungsfreie Messmethode zum Nachweis schwerer Radionuklide an der Ionenfallen-Anlage SHIPTRAP (GSI) — •C. Weber1 , F. Attallah1 , J. Dilling2 , H.-J. Kluge1 , G. Marx1 , M. Mukherjee1 , W. Quint1 , S. Rahaman1 , D. ur die SHIPTRAPRodriguez1 , G. Sikler1 und M. Tarisien1 f¨ Kollaboration — 1 GSI, Planckstraße 1, D-64291 Darmstadt — 2 TRIUMPF, Vancouver, B.C., V6T 2A3, Kanada Die Zielsetzungen der Ionenfallen-Anlage SHIPTRAP an der GSI Darmstadt umfassen Massenspektrometrie, Kernspektroskopie, Laserspektroskopie sowie die Chemie von Transeinsteinium-Elementen. Niedrige Erzeugungsraten f¨ ur superschwere Kerne stellen eine problematische Limitierung f¨ ur deren experimentelle Untersuchung dar. Die Verwendung destruktiver Messmethoden, wie z.B. der Flugzeitnachweis mit Mikrokanalplatten, erfordert außerordentlich lange Messzeiten. Der empfindliche FT-Ionenzyklotronresonanz-Nachweis (FT-ICR) stellt eine L¨osung dieses Problems dar. Das Spiegelladungssignal, das von den in einer Penning-Falle gespeicherten Ionen in der Ringelektrode induziert wird, wird mittels eines auf deren Schwingungsfrequenz abgestimmten Resonanzschwingkreises aufgenommen und fourier-transformiert. Diese Technik erlaubt die Identifizierung der gespeicherten Ionen, genaue Massenbestimmungen und die Untersuchung chemischer Reaktionskinetik. Dieser Beitrag beschreibt Testmessungen mit stabilen Ionen einer Off-LineIonenquelle in einer Penning-Falle bei Raumtemperatur. Es wird ein Konzept vorgestellt, das bei kryogenen Temperaturen auch Messungen am einzelnen, einfach-geladenen und schweren Ion erm¨oglicht. MS 1.2 Mi 11:00 Schloss Das Penningfallen-System von SHIPTRAP — •G¨ unther Sikler1 , F. Attallah1 , J. Dilling2 , H.-J. Kluge1 , G. Marx1 , M. Mukherjee1 , W. Quint1 , S. Rahaman1 , D. Rodriguez1 , M. Taur die SHIPTRAP-Kollaboration — 1 GSI, risien1 und C. Weber1 f¨ Planckstr. 1, 64291 Darmstadt, Germany — 2 TRIUMF, Vancouver (B.C.), V6T 2A3, Canada Mit dem UNILAC-Beschleuniger und dem Geschwindigkeitsfilter SHIP an der GSI in Darmstadt gelang in den vergangenen Jahren die Entdekkung einer großen Anzahl superschwerer Elemente. Mit SHIPTRAP, einer Ionenfallenanlage nach SHIP, sollen Radionuklide schwerer als Uran erstmals ISOL-Techniken zug¨anglich gemacht werden, um so atomare, kernphysikalische und auch chemische Eigenschaften zu bestimmen. Die durch Fusion produzierten Nuklide werden in einer Gaszelle gestoppt, in einer nachfolgenden linearen Paulfalle gek¨ uhlt, akkumuliert und als Ionenpuls in eine Doppel-Pennigfalle in einem supraleitenden Magneten transferiert. In der ersten Falle werden durch massenselektives PuffergasK¨ uhlen Isobare abgetrennt. In der zweiten Penningfalle k¨onnen hochgenaue Massenmessungen u ¨ber eine Bestimmung der Zyklotronresonanz oder Isomerenseparation durchgef¨ uhrt werden. Weiter kann das separierte Ionenensemble nachfolgenden Experimenten mit keV-Energien und geringer Emittanz zur Verf¨ ugung gestellt werden. Im Rahmen dieses Beitrages werden das Konzept der Doppel-Penningfalle vorgestellt, die Techniken zum Einfang und zur Manipulation kurzlebiger Nuklide beschrieben und erste Testergebnisse dargestellt. MS 1.3 Mi 11:00 Schloss A linear, gas-filled radiofrequency quadrupole for SHIPTRAP — •D. Rodriguez1 , F. Attallah1 , J. Dilling2 , H.-J. Kluge1 , G. Marx1 , M. Mukherjee1 , W. Quint1 , S. Rahaman1 , G. Sikler1 , M. Tarisien1 , and C. Weber1 for the SHIPTRAP collaboration — 1 GSI, Planckstr. 1, 64291 Darmstadt, Germany — 2 TRIUMF, Vancouver (B.C),V6T 2A3, Canada The SHIPTRAP facility at GSI Darmstadt is designed to deliver cooled and purified ion bunches of heavy radionuclides produced at SHIP. In the SHIPTRAP set-up the secondary ion beam from SHIP enters a heliumfilled chamber. The stopped ions are guided to an exit nozzle and then

Raum: Schloss focussed via a radiofrequency quadrupole (RFQ) to enter another RFQ used as ion accumulator, cooler and buncher. A RFQ buncher is a novel instrument applied at radioactive-beam facilities and a key element for the manipulation of radioactive ions at SHIPTRAP. The ion bunch is then extracted into a Penning trap system for high-precision mass measurements and other experiments on actinides and transactinides isotopes. The RFQ buncher was succesfully tested at GSI with stable argon and xenon ions from an off-line ion source. The dependence of the trapping efficiency and of the pulse width of the extracted ion bunch on the axial DC field, on the rf amplitude, and on the ion species was investigated. the achieved bunching efficiency is 30% after a cooling time of 10ms. We increased the accumulation and trapping time up to 1s as a test for accumulation with low ion production rates as expected from SHIP. The trapped and extracted ions were identified by time of flight and the minimum pulse width achieved is 200ns. MS 1.4 Mi 11:00 Schloss Bestimmung von 41 Ca mittels resonanter LaserionisationsMassenspektrometrie und deren Anwendungsm¨ oglichkeiten — •Christopher Geppert1 , Ulrich Herpers2 , Silke Merchel2,3 , Peter M¨ uller1 , Annette Schmitt1, Christoph Schnabel4 , ur Physik, Hans-Arno Synal4 und Klaus Wendt1 — 1 Institut f¨ ur Universit¨at Mainz — 2 Universit¨at zu K¨oln — 3 Bundesanstalt f¨ urich Materialforschung und -pr¨ ufung, Berlin — 4 ETH / PSI, Z¨ Der Einsatz der hochaufl¨osenden Resonanzionisations-Massenspektrometrie erm¨oglicht Isotopenselektivit¨aten von 1012 und dar¨ uber. Damit wird bei der Ultraspurenbestimmung von 41 Ca eine breite Anwendungspalette erm¨oglicht. Das an der Universit¨at Mainz entwickelte Verfahren verwendet drei kompakte, schmalbandige Diodenlaser zur resonanten und hochselektiven Anregung mit nachfolgender Laserionisation durch einen CO2-Laser. Die hiermit erreichte optische Selektivit¨at betr¨agt 109 ; das nachfolgende optimierte Quadrupol-Massenspektrometer liefert eine zus¨atzliche Nachbarmassenunterdr¨ uckung von etwa 108 . Die Gesamteffizienz des Nachweissystems betr¨agt 5x10−5 . Einsatzgebiete betreffen bio-medizinische Tracer-Isotopenstudien, umweltphysikalische Untersuchungen an Material aus kerntechnischen Anlagen sowie die kosmogene Produktion von 41 Ca. Es werden erstmals vergleichende Messungen zwischen der hochaufl¨osenden Resonanzionisation-Massenspektrometrie in Mainz mit der AMS der ETH Z¨ urich vorgestellt. Es wird gezeigt, dass mit beiden Methoden die Messung von Wirkungsquerschnitten der Spallationsreaktion ¨ m¨oglich ist. Fe(p,X)41 Ca in guter Ubereinstimmung MS 1.5 Mi 11:00 Schloss Hyperfeinstruktur, Isotopie- und Isomerieverschiebung neutronenreicher Sn-Isotope bis zum doppelt magischen 132-Sn — •Jens Lassen, Gerhard Huber und Roland Horn f¨ ur die COMPLIS-Kollaboration und die CERN-ISOLDE-Kollaboration — Inst. f¨ ur Physik, EXAKT, Johannes Gutenberg-Universit¨at Mainz, 55099 Mainz, Germany Bei ISOLDE-CERN werden neutronenreiche Isotope durch protoneninduzierte Kernspaltung von 238-U produziert. Diese Isotope werden als Ionenstrahl nach Massen separiert den Experimenten zur Verf¨ ugung gestellt. Bei neutronenreichen Sn-Isotopen ergibt sich dabei eine starke Isobarenkontamination (u.a. Te und Cs). Daher wird eine zus¨atzliche element- und isotopen- selektive Sekund¨ar- Ionenquelle (COMPLIS) zur Spektroskopie an den neutronenreichen Sn- Isotopen eingesetzt [1]. Diese basiert auf der Implantation des prim¨aren ISOLDE Strahles in einem Grafittarget, anschliessender, gepulster Laserdesorption, und selektiver Laser-Resonanzionisation, gekoppelt mit einer Flugzeitstrecke zur massenselektiven Detektion der Ionen. Die optische Isotopieverschiebung und ggf. Hyperfeinstruktur werden dabei durch Abstimmen des ersten resonanten Anregungslasers bestimmt. Mit der COMPLIS-Apparatur wurden die Isotopieverschiebung

Massenspektrometrie

Mittwoch

und die Hyperfeinstruktur der Sn-Isotope und Spinisomere 125-Sn bis zum doppelt magischen Kern 132-Sn spektroskopisch untersucht [2]. [1] . . . J. Sauvage, Hyperf. Interact. 129 (2000) 303-317 [2] . . . B. Rouissiere, IPN Orsay Report DR 01 017 MS 1.6 Mi 11:00 Schloss Infrarot-Spektren von massenselektierten Vm On+ Clustern — •Cristina Kaposta, Mathias Br¨ ummer, Gabriele Santambrogio, Knut R. Asmis und Ludger W¨ oste — Institut f¨ ur Experimentalphysik, Freie Universit¨at Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin. Vanadiumoxide spielen eine wichtige Rolle in den verschiedensten technologischen Anwendungen, wie z.B. als Katalysatoren f¨ ur RedoxReaktionen, in Halbleitern, in optoelektronischen Komponenten und als Beschichtungen. Aufkl¨arung u ¨ber die reaktiven Zentren in der heterogenen Katalyse erhofft man sich unter anderem durch Untersuchungen an isolierten Vm On Clustern und Clusterionen in der Gasphase. Mittels der IR-Photodissoziationsspektroskopie konnten jetzt erstmals IR-Spektren von massenselektierten Vm On+ Clustern im spektralen Bereich zwischen 625 und 1425 cm−1 gemessen werden. Durch Vergleich mit berechneten Schwingungsfrequenzen k¨onnen die Absorptionsbanden verschiedenen VO und V=O Streckschwingungen zugeordnet werden und erm¨oglichen eine eindeutige Strukturbestimmung der Cluster.

MS 1.7 Mi 11:00 Schloss Carbon in single cristalline silicon — •B. Wiedemann1 , J. D. Meyer1 , H. Ch. Alt2 , H. Riemann3 , and B. Lux3 — 1 Institute for Nuclear Physics, J.W. Goethe-University, August-Euler-Str. 6, D60486 Frankfurt am Main — 2Engineering Physics, FHM - University of Applied Sciences, P.O. BOX 200113, D-80001 Munich — 3 Institute of Crystal Growth, Max-Born-Str. 2, D-12489 Berlin Carbon in silicon plays an important role in oxygen precipitation for the intrinsic gettering of undesirable impurities in silicon devices. Therefore, accurate measurements of carbon concentrations are necessary in order to control the oxygen precipitation process. Mass spectrometric, optical and nuclear physical measurements have been carried out on carbon containing floating zone and Czochralski silicon single crystals. The FTIR difference method is calibrated quantitatively against the SSMS method with the calibration coefficient F80K = [C]/∆α = 4.4·1016 cm−2 for 12 C at 607.5 cm−1 in silicon for cryogenic temperatures below 80 K. The intercept of the linear relationship between carbon concentration [C] and infrared absorption ∆α corresponds to the carbon concentration in the reference sample which is used for the FTIR difference method. The relative sensitivity coefficient RSC = [C]SSM S /[C]CP AA = 0.80 is taken into account to calibrate the carbon concentration measured by SSMS. The CPAA is used as reference method by means of the nuclear reaction 12 C(d,n)13 N.

MS 2 Beschleunigermassenspektrometrie Zeit: Mittwoch 16:30–18:00

Raum: HS 02/E04

MS 2.1 Mi 16:30 HS 02/E04 Messungen von 3 H- und 2 H-Tiefenprofilen in den W¨ anden des Fusionsexperiments ASDEX Upgrade — •Catalin Stan-Sion1 , Vitali Lazarev2 , Florian Kubo2 , Thomas Huber2 , J. Roth3 , R. Behrisch3 , U. von Toussaint3 , R. Fischer3 und Eckehart Nolte2 — 1 Institute of Physical and Nuclear Engineering, Bucharest — 2 Fakult¨at f¨ ur Physik, Technische Universit¨at M¨ unchen — 3 Max Planck Institut f¨ ur Plasmaphysik Garching In Wandmaterialien des Garchinger Fusionsexperiments ASDEX Upgrade wurden am Beschleunigerlabor der LMU und der TUM mit Beschleunigermassenspektrometrie Tiefenprofile von Tritium und Deuterium gemessen. ASDEX Upgrade wird mit 2 H−2 betrieben. Toroidale und poloidale Verteilungen von drei experimentellen L¨aufen der letzten Jahre wurden bestimmt. Die 3 H-Tiefenprofile weisen i. a. eine Oberfl¨achenkomponente bis etwa 0,3 µm und eine Tiefenkomponente bis zu einigen µm auf. Die 2 H-Tiefenprofile haben nur eine Oberfl¨achenkomponente. Die 3 H-Tiefenkomponente wird durch die Kernreaktion 2H(2 H,1 H)3H verursacht. Es werden Stellen mit starken Tiefenkomponenten bei gleichzeitig verschwindenden Oberfl¨achenkomponenten, was hohe Erosion bedeutet, beobachtet. Diese Stellen werden versuchsweise als Orte von feststehenden Plasmamodi (locked modes) mit anschließendem Zusammenbruch des Plasmas (disruptions) interpretiert.

MS 2.3 Mi 17:00 HS 02/E04 Messungen von 129 I in europ¨ aischen und asiatischen Seen — uhm2 , •Herbert Reithmeier1 , Vitali Lazarev1 , Werner R¨ Alexander Blinov3 , Florian Kubo1 , Thomas Huber1 und ur Physik, Technische Universit¨at Eckehart Nolte1 — 1 Fakult¨at f¨ unchen — M¨ unchen — 2Radiobiologisches Institut, Universit¨at M¨ 3 Department of Cosmic research, Physical-Technical University St. Petersburg In den Alpenseen Ammersee, Starnbergersee, Gardasee, Comer See und Lago Maggiore und in den zentralasiatischen Seen Baikalsee und Balchaschsee wurden 129 I-Konzentrationen mit Beschleunigermassenspektrometrie gemessen. Ziel ist eine retrospektive 131 I-Dosimetrie um die ehemaligen milit¨arischen sowjetischen Aufbereitungsanlagen Tscheljabinsk, Tomsk und Krasnojarsk mit Hilfe von 129 I. Die ersten Messungen zeigen einen dominanten Beitrag der Wiederaufbereitungsanlagen La Hague und Sellafield. Die direkten gasf¨ormigen und indirekten Eintr¨age u ¨ber die Nordsee der beiden WAA’s werden quantifiziert und diskutiert. Aus den 129 I-Messungen in Seen werden mit Hilfe eines Seenmodells 129I-Fluenzen ermittelt. Die vorliegenden 129 I-Messungen werden mit denen anderer Gruppen verglichen. Das starke Potenzial von Radionuklidmessungen in Seen mit unterschiedlichen Verweilzeiten des Wassers wird herausgearbeitet.970873

MS 2.2 Mi 16:45 HS 02/E04 Kalorimetrische Tieftemperatur-Detektoren f¨ ur den Einsatz in der Beschleuniger-Massenspektrometrie — •S. Kraft1,2 , A. Bleile1,2 , P. Egelhof1,2 , R. Golser3 , O. Kisselev1 , W. Kutschera3 , V. Liechtenstein3 , H. J. Meier1 , A. Priller3 , A. Shrivastava1,2 , P. Steier3 , C. Vockenhuber3 und M. Weber1,2 — 1 GSI Darmstadt — 2 Inst. f. Physik, Univ. Mainz — 3 Inst. f. Isotopenforschung, Univ. Wien Kalorimetrische Tieftemperatur-Detektoren auf Basis einer supraleitenden Al-M¨aanderstruktur als Thermistor erreichen f¨ ur schwere Ionen (Energiebereich 5–1000 MeV/amu) eine relative Energieaufl¨osung von 2x10−3 . Damit bietet sich ihr Einsatz in der BeschleunigerMassenspektrometrie (AMS) zur Untergrundreduzierung bzw. Trennung insbesondere schwerer Isotope durch hochaufl¨osende Energie/Flugzeitmessung an. Um das Verhalten der Detektoren in dem f¨ ur AMS typischen Energiebereich E≤0.3 MeV/amu zu untersuchen, wurden systematische Messungen am 3 MV Tandem-Beschleuniger VEuhrt. F¨ ur 17.8 RA in Wien f¨ ur 12 C, 197Au und 238 U-Ionen durchgef¨ MeV Au-Ionen wurde eine Energieaufl¨osung ∆EF W HM =104 keV erreicht, eine Gr¨o¨senordnung besser als mit konventionellen Detektoren. Ein Pulsh¨ohendefekt wurde nicht beobachtet. Potentielle Anwendungen in der AMS werden diskutiert.

MS 2.4 Mi 17:15 HS 02/E04 Der AMS Nachweis von U und Pu im Energiebereich unterhalb von 2 MeV — •H.-A. Synal1 , K. Fifield2 , M. Suter1 und urich, Schweiz — 2 ANU, Canberra, E. vonWartburg1 — 1 ETH, 8093 Z¨ Australien In den vergangenen Jahren haben neue Entwicklungen im Bereich der Beschleunigermassenspektrometrie den Nachweis von langlebigen Radionukliden in einem Energiebereich unterhalb eines MeV s erm¨oglicht. An kompakten kleinen Spektrometern kann heute C-14 mit vergleichbarer Qualit¨at gemessen werden, wie sie an konventionellen AMS Anlagen erreicht wird. Mit der Verf¨ ugbarkeit dieser Anlagen konnten in erfolgreichen Projektstudien Messungen f¨ ur die Radionuklide Al-26, Ca-41 und I-129 durchgef¨ uhrt werden. In diesem Beitrag werden Messungen vorgestellt, die das Potential der Niederenergie-AMS-Methode f¨ ur den Nachweis von Plutonium- und Uranisotopen demonstrieren. Bei diesen tiefen Energien w¨ urde man f¨ ur schwere Elemente grosse Verluste durch Streuprozesse erwarten. Messungen von ThO–Strahlen bei einer Terminalspannung von 330 kV haben Transmission ergeben, die wesentlich h¨oher sind als an grossen Anlagen. Dies kann durch den Effekt der Elektronenabschirmung verstanden werden, der die Streuquerschnitte im vergleich zur Rutherfordstreuung um Gr¨ossenordnungen reduziert. Bei den m¨oglichen sehr geringen Energien ist mit den verwendeten Halbleiterde-

Massenspektrometrie

Mittwoch

tektoren nur ein Ionennachweis aber keine Teilchenidentifikation m¨oglich. Das zur Verf¨ ugung stehende Spektrometer erreicht aber ein hohes Massentrennverm¨ogen, so dass Empfindlichkeiten im Femtogrammbereich f¨ ur die Plutoniumisotope 239, 240, 242 und 244 erzielt werden k¨onnen.

of spent uranium was calculated. In comparison to U-235/U-238 isotope ratio, the U-236/U-238 isotope ratio provided more sensitive and accurate determination of fraction of spent uranium from Chernobyl NPP in spent/natural uranium mixture in soil samples down to 0.1 per cent.

MS 2.5 Mi 17:30 HS 02/E04 Determination of U-236 in Contaminated Environmental Samples Using Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry — •Sergei Boulyga1,2 , Janna Matusevich2 , Vladimir Kudrjashov2 , Vladislav Mironov2 , and J. Sabine Becker1 — 1 Central Department for Analytical Chemistry, Research Center Juelich, D-52425 Juelich, Germany — 2 Radiation Physics and Chemistry Problems Institute, 220109 Sosny, Minsk, Belarus Use of U-236 isotope to monitor the spent uranium from nuclear fallout in soil samples collected in the vicinity of the Chernobyl NPP is discussed in this study. Performance of several inductively coupled plasma mass spectrometers (ICP-MS) has been studied. An overall detection efficiency for U-238 down to 0.001 counts per atom was achieved. The relative rate of uranium hydride ions UH/U was reduced down to 1 ppm by aerosol desolvation. The detection limit for U-236 was in the fg/g range. The lowest abundance sensitivity of 0.3 ppm was achieved for U-236/U-238 isotope ratio in ICP-MS with collision cell. The uranium isotopic composition was determined in Chernobyl soil samples; on the basis of the results obtained spent uranium fraction and burn-up grade

MS 2.6 Mi 17:45 HS 02/E04 The origin of 36Cl in modern precipitation — •Vitali Lazarev1 , A. Blinov2 , Th. Huber1 , F. Kubo1 , H. Reithmeier1 , and E. unchen — 2 St. Petersburg TechNolte1 — 1Technische Universit¨at M¨ nical University, Russia The measurements of 36 Cl in modern precipitation have shown significantly higher fluxes than those calculated from cosmic ray induced atmospheric production. The discrepancy can be explained by reemitting of the fallen down bomb 36 Cl back into the troposphere. The biosphere taking up chlorine and releasing it in form of CH3 Cl after decay is discussed to be a suitable storage box. In order to get more information about distribution of 36 Cl fluxes the AMS measurements of water from lakes with long flushing times were performed. 36 Cl of different origins like natural production, Chernobyl accident, and bomb tests can be distinguished with the help of theoretical modeling. Also the experiment to collect CH3 Cl from the air and to measure 36 Cl/Cl is presented. The obtained ratio indicates that the recycling is likely to be the reason of high observed 36 Cl fluxes.

MS 3 Ionenfallen und Pr¨ azisionsmassenspektrometrie Zeit: Mittwoch 18:00–18:30

Raum: HS 02/E04

MS 3.1 Mi 18:00 HS 02/E04 Akkumulation und K¨ uhlen radioaktiver Ionen mit der Penningfalle REXTRAP — •Karin Reisinger1 , Friedhelm Ames1 , Georg Bollen2 , Oliver Forstner3 , Dieter Habs1 , Gerhard Huur die REX-ISOLDE-Kollaboration — ber4 und Oliver Kester1 f¨ 1 Sektion Physik, LMU M¨ unchen, D-85748 Garching — 2 NSCL, MSU East Lansing, MI48824-1321, USA — 3 ISOLDE, CERN, CH-1211 Geneur Physik, J. Gutenberg-Universit¨at, D-55099 Mainz va — 4 Institut f¨ Die Nachbeschleunigung radioaktiver Ionen auf Energien von einigen MeV pro Nukleon erm¨oglicht eine neue Klasse von Experimenten im wesentlichen zur Untersuchung der Kernstruktur und damit zum empfindlichen Test von Kernmodellen. Hierzu wurde an der ISOLDE Anlage des CERN der Beschleuniger REX-ISOLDE aufgebaut und in Betrieb genommen. Dabei wurde ein bis jetzt einzigartiges System zur Strahlpr¨aparation eingesetzt. Es besteht aus einer langen gasgef¨ ullten Penningfalle (REXTRAP) zur Akkumulation und K¨ uhlung der Ionen und einer EBIS um die vorher einfach geladenen Ionen in h¨ohere Ladungszust¨ande zu transferieren. Anschließend werden sie in einem Linearbeschleuniger auf eine Energie bis maximal 2.2 MeV pro Nukleon beschleunigt. K¨ uhlen, das heißt Zentrieren der Ionen in der Fallenmitte, wird durch Einstrahlen der Zyklotronfrequenz der gew¨ unschten Ionensorte erreicht. Die transversale Emittanz der aus der Falle ausgeschossenen Ionen kann so selbst bei 105 pro Zyklus gespeicherten Ionen innerhalb von 20 ms um

etwa einen Faktor 3 auf 7-10 π mm mrad bei 30 keV reduziert werden. Bei Messungen mit verschiedenen radioaktiven und stabilen Ionen konnte eine Gesamteffizienz der Falle von ca. 40% erreicht werden. MS 3.2 Mi 18:15 HS 02/E04 Einfluss ladungs¨ andernder Reaktionen auf die Ionenbewegung in einer Penningfalle — •Alexander Herlert1 , Lutz Schweikur Physik, Universit¨at Mainz, hard2 und Manuel Vogel1 — 1 Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Greifswald, D-17487 D-55099 Mainz — 2 Institut f¨ Greifswald Reaktionen, bei denen die Ladung gespeicherter Ionen ge¨andert wird, k¨onnen einen erheblichen Einfluss auf die Ionenbewegung aus¨ uben, der auch zum Verlust von Ionen aus der Falle f¨ uhren kann. Als Beispiel werden Goldcluster-Dianionen betrachtet. Mit Stoßaktivierung und Laseranregung wurden die gespeicherten Goldcluster-Dianionen untersucht, wobei neben der Abgabe neutraler Atome auch Elektronenemission als K¨ uhlmechanismus beobachtet wurde. Bei der Elektronenabgabe verdoppelt sich der Zyklotronradius und zus¨atzlich wird auch der Magnetronradius beeinflusst, z.B. kann er sich von zuvor null auf den Wert des Zyklotronradius vor dem Elektronenverlust vergr¨oßern. Insgesamt f¨ uhrt dies zu einer Zunahme des radialen Abstands der Ionenbahn von der Fallenmitte um etwa einen Faktor drei, und unter Umst¨anden zum Verlust der Ionen.

MS 4 Resonanzionisations-Massenspektrometrie Zeit: Donnerstag 14:00–15:15 MS 4.1 Do 14:00 HS 02/E04 Atom Trap Trace Analysis of 41 Ca — •Steven Hoekstra, Carolijn van Ditzhuijzen, Ronnie Hoekstra, Hans Wilschut, and Reinhard Morgenstern — KVI Atomic Physics, Rijksuniversiteit Groningen, Zernikelaan 25, 9747 AA, Groningen, The Netherlands We are developing a new apparatus for ultra-sensitive trace analysis. Using modern optical methods to manipulate atoms, specific isotopes of calcium will be selectively cooled, trapped and detected in a MagnetoOptical Trap (MOT). Of special interest is the radioactive isotope 41 Ca, which can be used for dating calcium-containing material from the pleistocene (the half-life of 41 Ca is 105 year) and for biomedical tracer studies of osteoporosis. The main experimental challenge is the very low natural abundance relative to 40 Ca, which is only 10−15 to 10−14 . Until now this kind of experiments were attempted with Accelerator Mass Spectrometry (AMS). A combination of some recently developed techniques in the field of laser manipulation of neutral atoms enables us to build a table-top size,

Raum: HS 02/E04 cost-effective alternative. The calcium atoms are evaporated in an oven, after which the atomic beam is decelerated in a Zeeman slower. Before and after the Zeeman slower the 41Ca atoms are selectively focused by a magneto-optical lens. After the Zeeman slower only the desired isotope is deflected by means of optical molasses into the central vacuum chamber, where six laserbeams together with the anti-Helmholtz coils form a traditional MOT. There the atoms are trapped, and detected by their fluorescence. Recently it has been shown that single atom counting in a MOT is possible.

Massenspektrometrie MS 4.2 Do 14:15 HS 02/E04 Resonanzionisations-Massenspektrometrie am Plutonium mit cw- Diodenlasern — •P. Kunz1 , J. Lassen1 , J.V. Kratz2 , C. Gr¨ uning2 , G. Huber1 , G. Passler1 , N. Trautmann2 , D. Benur Physik, Universit¨at Mainz, 55099 der2 und K. Wendt1 — 1 Institut f¨ ur Kernchemie, Universit¨at Mainz, 55128 Mainz, Germany — 2 Institut f¨ Mainz, Germany Bislang wurde zur Ultraspurenanalyse des Plutoniums mittels Resonanzionisations-Massenspektrometrie (RIMS) ein gepulstes Lasersystem (Titan:Saphir- bzw. Farbstofflaser) in Kombination mit einem Flugzeitmassenspektrometer verwendet. Um ein einfacher handhabbares Ger¨at einsetzen zu k¨onnen und die Selektivit¨at und Effizienz zu steigern, wurde eine neue RIMS-Apparatur, basierend auf durchstimmbaren cw-Diodenlasern und einem kommerziellen Quadrupolmassenspektrometer entwickelt. Eine dreistufige, resonante Laseranregung in einen autoionisierenden Zustand erm¨oglicht eine element- und isotopenselektive Bestimmung des Plutoniums, wobei erstmals alle Anregungsschritte mit mit cw-Lasern realisiert werden konnten. Mit einem Atomstrahlofen und schmalbandigen Diodenlasern wurden Resonanzlinienbreiten von unter 100 MHz erreicht. Die aktuellen Experimente zur elementselektiven Ionisation des Plutoniums werden vorgestellt und diskutiert. MS 4.3 Do 14:30 HS 02/E04 Resonanzionisation von Cadmium in einem Lasermassenspektrometer — •Karen Ong und Peter Bisling — GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH, Postfach 1160, D-21494 Geesthacht Das bislang nur f¨ ur gasf¨ormige Proben geeignete Lasermassenspektrometer [1] wurde um eine neue Probenkammer erweitert, damit auch Feststoffe analytischen Untersuchungen zug¨anglich sind. Diese Vakuumkammer ist mit Heizungen, Manipulatoren und einer Probenschleuse ausgestattet. Außerdem kann Laserablation/–desorption eingesetzt werden. ¨ Ein Tr¨agergas aus einer Uberschalld¨ use transportiert den Analyten in die Ionisationskammer eines Reflektron–Flugzeitmassenspektrometers. Erste Messungen zum Testen der Probenkammer wurden mit Cd und dem Tr¨agergas Ar durchgef¨ uhrt. Zum Nachweis werden die Cd–Atome vom 5s2 1 S0 –Grundzustand auf den 5s5p 1 P1 –Zwischenzustand bei der Wellenl¨ange λ1 = 228, 8 nm angeregt. Verschiedene Ionisationsschemata wurden untersucht. Die mit einem zweiten Laserstrahl angeregte Rydbergserie nd 1 D2 wurde mit gepulster Feldionisation nachgewiesen. Energiewerte von erstmals aufgel¨osten Rydbergzust¨anden wurden gemessen. Bei zum Cd[5s5p 1 P1 ]–Zwischenzustand rotverschobenen Wellenl¨angen tauchen A CdArn –Cluster (n < 13) im Massenspektrum auf. Isotopieverschiebungen auf Schwingungs¨ uberg¨ange des A CdAr van der Waals– Molek¨ uls k¨onnen direkt beobachtet werden, wie es nur die resonanzverst¨arkte Mehrphotonenionisation im Massenspektrometer zeigt. [1] Bisling, P., J. Dederichs, B. Neidhart und C. Weitkamp (1999) Fresenius J. Anal. Chem. 364, 79–86.

Donnerstag MS 4.4 Do 14:45 HS 02/E04 Spurenanalytik von Gadolinium und Uran mit einem MALDITOF-Massenspektrometer — •Jochen Maul1 , Ines Hoog1, Klaus Eberhardt2 , Gerhard Huber1 , Sergej Karpuk1 , Jens Lassen1 , Stefan Lindecke1 , Gerd Passler1 , Norbert Trautur Physik, Staudingerweg mann2 und Klaus Wendt1 — 1 Institut f¨ ur Kernchemie; Fritz Strassmann-Weg 2, 7, 55099 Mainz — 2 Institut f¨ 55099 Mainz Aufgrund der relativ guten Ortsaufl¨osung k¨onnen Laserdesorptionsverfahren zur Spurenanalytik im µm-Bereich genutzt werden, wie z. B. bei Staubpartikeln, Aerosolen oder auch mikroskopischem Meteoritenkornmaterial. Mit dem MALDI-Flugzeit-Massenspektrometer sollen atomare Spezies im ppm- bzw. sub-ppm-Bereich nachgewiesen werden. Besondere Beachtung finden Actinide in der Umwelt und Lanthanide f¨ ur kosmochemische Fragestellungen im Hinblick auf die Isotopenverteilung. Die Untersuchungen befassen sich zun¨achst mit der Wahl geeigneter Desorptionstargets, sowie der Probenpr¨aparation und der Charakterisierung des Desorptionsprozesses. Als geeignete Matrizen erweisen sich verschiedene Kohlenstofftargets. Im folgenden ist eine mehrfach resonante Laseranregung und Ionisation des bei der Probendesorption freigesetzten atomaren Anteils vorgesehen, um neben der Isotopenselektivit¨at auch eine gute Isobarenselektivit¨at zu erzielen. Die bisher erhaltenen Ergebnisse f¨ ur Uran und Gadolinium werden vorgestellt und diskutiert. MS 4.5 Do 15:00 HS 02/E04 Computersimulation eines Atomstrahls f¨ ur die Ultraspurenanalyse — •Dirk Bender1 , Gerhard Huber2 , Jens-Volker Kratz1 , Peter Kunz2 , Jens Lassen2 , Gert Passler2 , Norbert Trautmann1 , Christopher Geppert2 und Klaus Wendt2 — 1 Institut ur Physik, Universit¨at f¨ ur Kernchemie, Universit¨at Mainz — 2 Institut f¨ Mainz Physikalische und chemische Prozesse bei der Verdampfung aus einer Atomstrahlquelle k¨onnen durch Computersimulation mit der Monte Carlo Methode erfasst werden. Dabei m¨ ussen die Desorption von Atomen aus der Probe innerhalb eines Atomstrahlofens und die nachfolgenden Ad- und Desorptionsvorg¨ange an der Ofenwand bzw. Kollimationskanals bis zur Effusion aus dem Ofen ber¨ ucksichtigt werden. Ziel dieser Simulation ist es, den Atomstrahl nach dem Austritt aus dem Ofen in Abh¨angigkeit von experimentellen Parametern quantitativ beschreiben zu k¨onnen, d.h. sowohl integralen Teilchenfluss als auch die r¨aumliche Dichte- und Geschwindigkeitsverteilung. Mit diesen Daten soll die Effizienz einer bestehenden Apparatur zur Ultraspurenanalyse von Puh und Ca mit Resonanzionisations-Massenspektrometrie verbessert werden, in¨ dem bei optimierter Kollimation des Atomstrahls der spektrale Uberlapp mit dem Laserlicht und die Extraktionsausbeute f¨ ur die erzeugten Ionen in das Quadrupol-Massenspektrometer erh¨oht werden. Es werden Resultate der Simulation vorgestellt und mit experimentellen Ergebnissen verglichen.

MS 5 Laserdesorption, MALDI und MS-Anwendungen in den Lebenswissenschaften Zeit: Donnerstag 16:30–17:45 MS 5.1 Do 16:30 HS 02/E04 Abbildung von Zellkulturen mit TOF-SIMS und Laser-SNMS — •Michael Fartmann1 , Steffen Dambach1 , Christian Kriegeskotte1 , Hans-Peter Wiesmann2 , Andrea Wittig3 , Wolfgang Sauerwein3 und Heinrich Franz Arlinghaus1 — 1 Physikalisches unster Institut, D-48149 M¨ unster — 2Universit¨atsklinikum, D-48149 M¨ — 3 Universit¨atsklinikum, D-45122 Essen Die inter- und intrazellul¨are Verteilung von Elementen und Molek¨ ulen in Zellen und Geweben ist f¨ ur viele biologische und medizinische Fragestellungen von großer Bedeutung. Wir haben die Flugzeit-Sekund¨arionen-Massenspektrometrie (TOF-SIMS) und die Laser-Sekund¨arneutralteilchen-Massenspektrometrie (Laser-SNMS) angewendet, um diese Verteilungen in kryofixierten, kryogebrochen und kryogetrockneten Kulturen von prim¨aren Osteoblasten und Krebszellen zu untersuchen. Identifiziert wurden die aufgebrochenen Zellen durch lichtmikroskopische Bilder, ioneninduzierte Elektronenbilder und Sekund¨arionenbilder. Die Messungen von z.B. K/Na-Verteilungen zeigten, dass die strukturelle und chemische Integrit¨at der Zellen durch die Pr¨aparation nicht beeinflusst wurde. Die Verteilung von Krebsmedikamenten zur Krebsbehandlung, die Ca-Verteilung im Mineralisationspro-

Raum: HS 02/E04 zess von Knochenzellen sowie die Verteilung zelleigener Substanzen wie Proteine, Lipide etc. konnten mit einigen 100 nm Aufl¨osung abgebildet werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die TOF-SIMS und die Laser-SNMS geeignete Verfahren sind, um Spurenelement- und Molek¨ ulkonzentrationen in biologischen Strukturen abzubilden. MS 5.2 Do 16:45 HS 02/E04 Photoakustische Analyse des Desorptionsprozesses in der IRMALDI — •A. Rohlfing, C. Menzel, F. Hillenkamp und K. Dreisewerd — Institut f¨ ur Medizinische Physik & Biophysik der Westf¨alischen Wilhelms-Universit¨at M¨ unster, Robert-Koch-Str. 31, D48149 M¨ unster Trotz vielseitiger Anwendung der MALDI-MS in der biomedizinischen Analytik m¨ ussen die physikalischen Prozesse, die zur Desorption und Ionisation intakter biologischer Makromolek¨ ule f¨ uhren, als immer noch weitgehend unverstanden angesehen werden. Eine wichtige Frage ist in diesem Zusammenhang, ob Desorption und Ionisation als gekoppelte oder v¨ollig unabh¨angige Prozesse ablaufen. Ein m¨oglicher Ansatz zur Beantwortung dieser Frage ist die bereits im Vorjahr vorgestellte Detektion und Analyse der bei der Laserdesorption in der Probe entstehenden photoakustischen Druckwellen, die Informa-

Massenspektrometrie tionen u ¨ber den gesamten Materialabtrag sowie die Zeitskala, auf der dieser stattfindet, enthalten. Ein Vergleich mit bestehenden Desorptionsmodellen und mit simultan gemessenen Ionensignalen l¨aßt R¨ uckschl¨ usse auf die der Desorption zugrundeliegenden Mechanismen und auf Zusammenh¨ange mit dem Ionisationsprozeß zu. Neue Ergebnisse und deren Interpretation legen f¨ ur Glycerol als Matrix einen Zusammenhang zwischen Desorption und Ionisation nahe. MS 5.3 Do 17:00 HS 02/E04 Charakterisierung des Immobilisierungsprozesses von Peptidnukleins¨ aure mit TOF-SIMS — •Markus Schr¨ oder, Julia Christine Feldner, Oliver Friedrichs, Sascha Sohn und Heinrich Franz Arlinghaus — Physikalisches Institut der Universit¨at M¨ unster, D-48149 M¨ unster, Germany Zur Herstellung von sogenannten Genchips zur Analyse von genetischen Defekten wird seit kurzem auch Peptidnukleins¨aure (PNA) verwendet. PNA ist ein synthetisches Analogon zur DNA, bei dem das Phosphat-Zucker-R¨ uckgrat der DNA durch eine Peptidkette ersetzt ist. Wir haben den Immobilisierungsprozess von PNA mit TOF-SIMS untersucht. Hierf¨ ur wurde PNA auf unterschiedliche Weisen u ¨ber Thiol-Linker (DTSP (3,3’-Dithio-bis(propionic acid N-hydroxysuccinimide ester) bzw. 11-Mercaptoundecanoic Acid) auf Au- und Ag-Oberfl¨achen angebunden. Bei der ersten Variante wurde die PNA in L¨osung an das Thiol angebunden, um danach auf der Au- oder Ag-Oberfl¨ache immobilisiert zu werden; bei der zweiten Variante wurde zuerst das Thiol immobilisiert und dann die PNA an die Thiolschicht angebunden. Die Schichten konnten durch die charakteristischen Signale wie Thiol-plus-Gold, durch die funktionelle Endgruppe und durch die deprotonierten Stickstoffbasen identifiziert werden. Aus den Daten konnte geschlossen werden, dass die zweite Variante der PNA-Immobilisierung vorzuziehen ist und dass TOF-SIMS eine potentielle M¨oglichkeit bietet, genetische Diagnostik mit nichtmarkierter genomischer DNA durchzuf¨ uhren. MS 5.4 Do 17:15 HS 02/E04 Hochgeschwindigkeitsphotographie der expandierenden Teilchenwolke bei Infrarot-MALDI von Glycerol — •Arne Leisner, Ulrich R¨ ohling, Klaus Dreisewerd und Franz Hillenkamp — Institut Med. Physik und Biophysik, Universit¨at M¨ unster, Robert-Koch-Str. 31, D-48149 M¨ unster Physikalischen und chemischen Prozessen in der expandierenden Teilchenwolke (plume) nach der Laserdesorption wird eine wichtige Rolle bei der Bildung der nachgewiesenen Analytionen in der Matrixunterst¨ utzten Laser-Desorptions/Ionisations-Massenspektrometrie zuge-

Donnerstag ¨ wiesen. Uber Zusammensetzung und Expansionsdynamik dieses plumes in den Gr¨oßenordnungen von Nanosekunden und Mikrometern ist bisher wenig bekannt. Hochgeschwindigkeitsaufnahmen des plumes k¨onnen Aufschluß u ¨ber zumindest einige Aspekte der zugrundeliegenden Prozesse liefern. Im Vortrag werden erste Ergebnisse solcher Aufnahmen f¨ ur die Desorption von Glycerol mit einem Er:YAG-Laser berichtet. In den Experimenten wird das Streulicht eines mit dem Desorptionsimpuls zeitlich korrelierten frequenzverdoppelten Nd:YAG-Lasers mit ca. 15ns Aufl¨osung von einer CCD-Kamera registriert. Die Bilder zeigen, daß bei diesem System in hoher Ausbeute Partikel (Tr¨opfchen) gebildet werden, die vermutlich den gr¨oßeren Anteil des insgesamt abgetragenen Materials darstellen. Die Teilchenemission erstreckt sich u ¨ber einen wesentlich l¨angeren Zeitraum als der, in dem direkt gebildete Ionen im Massenspektrometer nachweisbar sind. Diese Beobachtung wird von Nachionisationsexperimenten gest¨ utzt. Die Aufnahmen geben ferner Auskunft u ¨ber die Expansionsgeschwindigkeit der Ablationsfront. MS 5.5 Do 17:30 HS 02/E04 Schnellanalyse aromatischer Schadstoffe in Boden- und Wasserproben mittels Lasermassenspektrometrie — •Christian Weickhardt, Karen T¨ onnies und Daniel Globig — Lehrstuhl Physikalische Chemie und Analytik, Brandenburgische Technische Universit¨at Cottbus, Erich-Weinert-Str. 1, D-03044 Cottbus Die Charakterisierung von Altlastenverdachtsfl¨achen erfordert die Analyse einer Vielzahl von Boden- und Wasserproben. Es besteht daher ein großer Bedarf an schnellanalytischen Verfahren, die keine aufw¨andige Probenpr¨aperation erfordern. Die Lasermassenspektrometrie in Kombination mit der Laserdesorption er¨offnet hier eine leistungsf¨ahige Alternative. Es wird gezeigt, dass sowohl Boden- als auch Wasserproben damit ohne nasschemische Schritte direkt analysiert werden k¨onnen. Bodenproben werden dazu lediglich gepresst, Wasserproben auf ein Adsorbermaterial aufgebracht. Der Einfluß unterschiedlicher Bodentypen und Adsorbermaterialien wurde ebenso untersucht wie die Eigenschaften verschiedener Desorptionslaserwellenl¨angen. Zur selektiven Ionisation der aromatischen Verbindungen wurde die vierte Harmonische eines Nd:YAG-Lasers verwendet, jedoch zeigte sich, dass insbesondere f¨ ur die Ionisation labiler Molek¨ ule, wie z.B. Sprengstoffe oder metallorganische Verbindungen, der Einsatz ultrakurzer Laserpulse im Subpicosekundenbereich entscheidende Vorteile bietet. Die Quantifizierung der Ergebnisse erfolgt mittels internem Standard. Die ermittelten Nachweisgrenzen belegen die Einsetzbarkeit des Verfahrens f¨ ur das schnelle Screening von Verdachtsfl¨achen.

MS 6 Massenspektrometrie an Atmosph¨ are und Aerosolen, Ionisationsmethoden Zeit: Donnerstag 17:45–18:45 MS 6.1 Do 17:45 HS 02/E04 Experiments with a mobile Single-Particle Mass Spectrometer for on-line analysis of atmospheric aerosol particles — •Nicole Erdmann1 , Paolo Cavalli1 , Nicolo Omenetto1,2 , Rita Van Dingenen1 , Giuseppe A. Petrucci3 , and Paul B. Farnsworth4 — 1 European Commission Joint Research Centre, Institute for Environment and Sustainability, I-21020 Ispra (VA), Italy — 2 Dept. of Chemistry, University of Florida, 32611 Gainesville, FL, USA — 3 Dept. of Chemistry, University of Vermont, 05401 Burlington, VT, USA — 4 Dept. of Chemistry and Biochemistry, Brigham Young University, 84602 Provo, UT, USA We describe here some recent experiments with our Single Particle Mass Spectrometer (SPMS) instrument for the on-line characterization of single atmospheric aerosol particles. Aerosols are introduced into the SPMS via a differentially pumped particle inlet system that forms a narrow particle beam. They are sized with a 2-laser velocimeter and subsequently desorbed and ionized with a high power pulsed Nd:YAG laser operating at 266 nm. Positive and negative ions formed are simultaneously detected in a bipolar time-of-flight (TOF) mass spectrometer. Thus the size and chemical composition of single aerosol particles can be characterized simultaneously in real time. The SPMS system has been installed inside a truck, thus creating a mobile unit. The performance of the SPMS has been evaluated, the sizing capabilities of the laser velocimeter have been studied. Characteristic positive and negative mass spectra for different types of laboratory-generated particles have been obtained.

Raum: HS 02/E04 MS 6.2 Do 18:00 HS 02/E04 Delayed Ion Extraction For Single-particle Bipolar On-line Laser Mass Spectrometry — •Cesar Costa Vera, Achim Trimborn, Klaus-Peter Hinz, and Bernhard Spengler — Universiy of Giessen, Schubertstr. 60, D-35392,Giessen The principle of bipolar on-line laser mass spectrometry of aerosols has been realized with a linear TOF instruments, LAMPAS 2.[1] With this method general chemical properties of single airborne particles can be determined by simultaneously recording negative and positive ion spectra, as well as the aerodynamical diameter of aerosol particles. Delayed ion extraction can be used to improve mass resolution in such instrument provided some physical and instrumental conditions apply. One of such prerequisites is that the initial velocity spread effect across the ion packet extension is sufficiently stronger than that of the spatial spread. On the other hand, the information obtained by using delayed extraction can be used complementary, to shed light on the physical mechanisms by which ion generation occurs, for both ion polarities. For instance, an instantaneous complete particle ablation would produce ions over volumes comparable to the original particle size, and with widely distributed initial speeds. We will report results of our attempts to use DE in the LAMPAS 2 instrument to improve mass resolution and discuss their physical and instrumental implications. [1] A. Trimborn, K.-P. Hinz, and B. Spengler, Aeros. Sci. Tech 33,191 (2000)

Massenspektrometrie

Donnerstag

MS 6.3 Do 18:15 HS 02/E04 Hyperthermal Surface Ionization von laserdesorbierten Substanzen — •Christian Weickhardt und Lars Draack — Lehrstuhl Physikalische Chemie und Analytik, Brandenburgische Technische Universit¨at Cottbus, Erich-Weinert-Str. 1, D-03044 Cottbus Bei der Hyperthermal Surface Ionization (HSI) werden in einem ¨ Uberschallstrahl beschleunigte Molek¨ ule beim Stoß mit einer speziell pr¨aparierten Oberfl¨ache ionisiert und teilweise auch dissoziiert. HSI stellt ein f¨ ur die analytische Massenspektrometrie in vieler Hinsicht vorteilhaftes Ionisationsverfahren dar. Die Ionisation erfolgt in der Regel sehr schonend, wobei der Fragmentierungsgrad einstellbar und die Effizienz f¨ ur viele Substanzgruppen sehr hoch ist. F¨ ur fl¨ uchtige Verbindungen wurde dies bereits eingehend untersucht. Theoretische ¨ Uberlegungen deuten darauf hin, dass diese hohe Ionisationseffizienz auch bei gr¨oßeren Molekulargewichten erhalten bleiben sollte. Um die Eigenschaften der HSI f¨ ur die Massenspektrometrie großer, nichtfl¨ uchtiger Molek¨ ule nutzbar zu machen, wurde in einer speziellen Ionenquelle HSI mit der Laserdesorption in einem gepulsten ¨ Uberschallstrahl gekoppelt. In diesem Beitrag wird detailiert auf die technische Umsetzung dieses Ionisationsverfahrens eingegangen und seine Verbindung mit einem Reflektron-Flugzeitmassenspektrometer erl¨autert. Die Leistungsf¨ahigkeit der Methode wird anhand des Ionisationsverhaltens polyzyklischer Aromaten und biochemischer Verbindungen diskutiert.

MS 6.4 Do 18:30 HS 02/E04 Lasergest¨ utzte gepulste Ionenquelle zur Erzeugung negativ geladener Ionen und ihr Einsatz in Massenspektrometrie und Laserspektroskopie — •Christoph Ueberfluss und Ulrich Boesl — Institut f¨ ur Physikalische und Theoretische Chemie, TU M¨ unchen ¨ Eine gepulste Ionenquelle, die Uberschallstrahltechnik und laserinduzierte Elektronenemission von Metalloberfl¨achen verbindet und zur Erzeugung negativ geladener Ionen dient, wird vorgestellt. Diese Ionenquelle liefert intensive Pulse negativer Ionen, indem sie viele niederenergetische Prim¨arelektronen in dem Bereich des ¨ Uberschallstrahles zur Verf¨ ugung stellt, in dem eine hohe Molek¨ uldichte vorliegt. Durch St¨oße werden die ionisierten Molek¨ ule und Molek¨ ulcluster stabilisiert und ihre inneren Freiheitsgrade gek¨ uhlt. Damit sind sehr gute Voraussetzungen f¨ ur die Spektroskopie an negativ geladenen molekularen Systemen geschaffen. Die Vielzahl erzeugbarer Systeme in Form von Radikal-Anionen oder Anionen mit abgeschlossenen Elektronenschalen, an denen anschließend massenselektiv Spektroskopie betrieben werden kann, machen diese Quelle so interessant. Es ist mit dieser Methode somit m¨oglich, Systeme zu untersuchen, die sich zum Beispiel nur in Gemischen darstellen lassen. Bestimmte Spektroskopiearten wie zum Beispiel Photoelektronenspektroskopie, die an diesen negativen Ionen durchgef¨ uhrt werden k¨onnen, liefern dabei Informationen zu den entsprechenden neutralen Molek¨ ulen.

MS 7 Molek¨ ule, Cluster, Zerf¨ alle und Reaktionen Zeit: Freitag 14:00–15:15 MS 7.1 Fr 14:00 HS 02/E04 Carbon clusters for absolute mass measurements at ISOLTRAP — •K. Blaum1 , G. Bollen2 , F. Herfurth3 , A. Kellerbauer3 , H.J. Kluge1 , M. Kuckein4 , E. Sauvan1 , C. Scheidenberger1 und L. Schweikhard5 — 1 GSI, Darmstadt — 2 NSCL, East Lansing — 3 CERN, Gen`eve — 4 TU, M¨ unchen — 5EMAU, Greifswald The ISOLTRAP system installed at the on-line mass separator ISOLDE/CERN is a tandem Penning trap mass spectrometer, where the mass determination is carried out via determination of the cyclotron frequency of the stored ions. The magnetic field of the Penning trap is calibrated by measuring the well-known mass of a stable isotope. So far ISOLTRAP has been used for mass measurements on more than 200 radioactive isotopes. The high accuracy achieved for the masses (δm/m ∼ 10−7 ) improved our knowledge of binding energies far from stability considerably. Recently, we have introduced a new method to check and increase the accuracy of these measurements by using singly charged carbon clusters Cn (n ≥ 2) for magnetic field calibration. The carbon cluster ions were produced externally by use of nanosecond laser desorption, fragmentation and photoionization of C60 at 532 nm. Based on the definition of the unified atomic mass unit as 1/12 of 12 C, carbon clusters can be used as mass references for absolute mass measurements at ISOLTRAP, thereby eliminating the uncertainty of the mass of the reference ion by definition. In addition, the observation of cyclotron frequencies of different cluster sizes up to n = 20 allowed the study of systematic effects. An accuracy in mass measurement of δm/m = 1.1 × 10−8 for the short lived 34 Ar isotope could be demonstrated. MS 7.2 Fr 14:15 HS 02/E04 Modellfreie Bestimmung von Dimer-Dissoziationsenergien an 1 1 Gold-Clustern Au+ n — •Manuel Vogel , Alexander Herlert und Lutz Schweikhard2 — 1Institut f¨ ur Physik, Johannes-Gutenbergur Physik, Ernst-Moritz-ArndtUniversit¨at, 55099 Mainz — 2 Institut f¨ Universit¨at, 17487 Greifswald Erstmals wird eine Methode f¨ ur die modell-unabh¨angige Bestimmung von Dimer-Dissoziationsenergien vorgestellt und mittels Photoanregung an gespeicherten atomaren Goldclusterionen Au+ n (n=9,11,13,15) demonstriert. Die Dimer-Dissoziationsenergie ist hierbei die minimale + Energie, die den Prozeß Au+ n → Aun−2 +Au2 einleitet. Bei der neuen Methode handelt es sich um eine Erweiterung und Anwendung eines k¨ urzlich vorgestellten, allgemeinen Verfahrens f¨ ur die experimentelle Bestimmung von Dissoziationsenergien polyatomarer Systeme, welche weder auf statistische Beschreibungen der unimolekularen Dissoziation zur¨ uckgreift, noch auf Modellannahmen u ¨ber das betrachtete System angewiesen ist. Die resultierenden Werte f¨ ur die Dissoziationsenergien sind daher nicht anf¨allig f¨ ur systematische Fehlerquellen und entsprechend erheblich zu-

Raum: HS 02/E04 verl¨assiger als Werte, die aus statistischen Fragmentationsmodellen wie etwa RRKM oder dem Weisskopf-Formalismus abgeleitet sind. MS 7.3 Fr 14:30 HS 02/E04 MALDI - TOF - Clusterstudien zur Massenkalibration — •I. Hoog1 , K. Blaum2 , K. Eberhardt3 , A. Herlert1 , G. Huber1 , J. Maul1 , G. Passler1 , L. Schweikhard4 , N. Trautmann3 und K. Wendt1 — 1 Institut f. Physik — 2 Gesellschaft f. Schwerionenforschung, 64291 Darmstadt — 3 Institut f. Kernchemie, Johannes Gutenberg Universit¨at, 55099 Mainz — 4 Institut f. Physik, Ernst Moritz Arndt Universit¨at, 17487 Greifswald Am Penningfallenmassenspektrometer ISOLTRAP (ISOLDE/CERN) wurde k¨ urzlich f¨ ur Massenmessungen an instabilen Isotopen eine neue Methode zur Magnetfeldkalibration mittels Massenmessungen an Kohuhrt. Damit werden direkte ablenstoffclusterionen (12Cn+ ) eingef¨ solute Massenmessungen gegen den mikroskopischen Massenstandard erm¨oglicht. In einem MALDI-TOF-Massenspektrometer k¨onnen Gold) zur Massenkalibration schwerer organischer Moclusterionen (197 Au+/− n lek¨ ulionen mit Massenzahlen um 104 bis 105 genutzt werden. Im Hinblick auf die beiden genannten Anwendungen wurde die Produktion von Kohlenstoff und Goldclusterionen mit einem MALDI - TOF - Massenspektrometer untersucht. Die Clusterionen werden durch Laserdesorption und Photoionisation von einer C60 - Probe bzw. Goldfolie mit einem Stickstofflaser bei (λ = 337nm) erzeugt. Zum Verst¨andnis der Clusterentstehung und der H¨aufigkeitsverteilung wurden sowohl positive als auch negative Kohlenstoff - und Goldclusterionen systematisch untersucht. Die Ergebnisse werden vorgestellt und diskutiert MS 7.4 Fr 14:45 HS 02/E04 Effect of charge upon CO adsorption by ionic coinage metal clusters — •Iulia Balteanu, O. Petru Balaj, Brigitte S. Fox, Martin K. Beyer, and Vladimir E. Bondybey — Institut f”ur Psysikalische und Theoretische Chemie, Technische Universit”at M”unchen, Lichtenbergstrasse 4, 85747 Garching, Germany. Cationic and anionic clusters of copper, silver and gold are produced by laser vaporization of the solid metal and reacted with carbon monoxide CO in a 4.7T Bruker/Spectrospin CMS47X mass spectrometer. The reactivity toward CO was measured as function of type of metal, cluster size and charge state. Saturation experiments are performed. Results are presented and compared with some previous results about CO adsorption on 5th and 9th subgroup transition metal clusters.

Massenspektrometrie MS 7.5 Fr 15:00 HS 02/E04 Black Body Radiation Induced Hydrogen Formation in Hydrated Vanadium Cations V + (H2 O)n — •O. Petru Balaj, Brigitte S. Fox, Iulia Balteanu, Martin K. Beyer, and Vladimir E. Bondybey — Institut f¨ ur Physikalische und Theoretische Chemie, Technische Universit¨at M¨ unchen, Lichtenbergstrasse 4, 85747 Garching Hydrated vanadium cations V + (H2 O)n, n = 5 − 30, are stored in the collision-free environment of an FT-ICR mass spectrometer and their reactions are studied under the influence of black body radiation. Be-

Freitag sides loss of water, the clusters show two different intracluster reactions, whose branching ratios are strongly size-dependent: formation of V (OH)+ (H2O)n with vanadium in the more common oxidation state +II and simultanous evaporation of atomic hydrogen and formation of V (OH)+ 2 (H2 O)n with vanadium in the also common oxidation state +III and simultaneous evaporation of molecular hydrogen. This behaviour is different to the recently studied intracluster reactions of hydrated monovalent main group metals M g + and Al + which only react to their preferred oxidation state, M gOH + and Al(OH)+ 2 , respectively, and reflects the ability of the transition metal vanadium to form stable compounds in various oxidation states.

Molek¨ ulphysik

Tages¨ ubersichten

¨ MOLEKULPHYSIK (MO)

Fachverbandsvorsitzende: Prof. Dr. Martina Havenith-Newen Lehrstuhl f¨ ur Physikalische Chemie II NC 7/72 Ruhr-Universit¨at-Bochum Universit¨atsstraße 150 44780 Bochum E-Mail: [emailprotected] Fax: +49-(0)234-321 4183 Auf Einladung des Fachverbandes Molek¨ ulphysik findet dienstags ein Symposium zum Thema Femtosekundenspektroskopie (Leitung Prof. Dr. E. Riedle, Dr. R. de Vivie-Riedle) statt. Thematisch angegliederte Vortr¨age wurden den Sitzungen Femtosekundenspektroskopie I-VIII zugeordnet. Die Sitzungen werden teilweise gemeinsam mit dem Fachverband Quantenoptik (Q) durchgef¨ uhrt. Die Fachsitzungen zu den Themen Cluster und Photoionisation sind gemeinsame Sitzungen der Fachverb¨ande Atomphysik und Molek¨ ulphysik. Die Mitgliederversammlung findet am Donnerstag, den 7.3. im Anschluss an die Hauptvortr¨age um 12:20 Uhr im HS 01/E01 statt.

¨ ¨ UBERSICHT DER HAUPTVORTRAGE UND FACHSITZUNGEN (H¨ors¨ale HS 15/E10, HS 01/E01, HS 15/E07, Schloss) Hauptvortr¨ age MO I

Di

11:00 (HS 15/E10)

MO II

Di

11:40 (HS 15/E10)

MO III

Di

12:20 (HS 15/E10)

MO IV

Do

11:00 (HS 01/E01)

MO V

Do

11:40 (HS 01/E01)

MO VI

Do

16:30 (HS 01/E01)

MO VII

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11:00 (HS 01/E01)

MO VIII MO IX

Fr Fr

11:40 (HS 01/E01) 12:20 (HS 15/E10)

IR-UV Doppelresonanzspektroskopie an der DNA-Base Adenin, Karl Kleinermanns, Christian Pl¨ utzer Photodissoziation und K¨ afigeffekt von Molek¨ ulen in verschiedenen Clusterumgebungen, Udo Buck Minilabor aus Heliumtr¨ opfchen – Synthese und Charakterisierung von Komplexen im Millikelvin-Bereich, F. Stienkemeier, P. Claas, M. Wewer, C.P. Schulz Coulomb-Explosion von Edelgasclustern in der intensiven VUV Strahlung des TTF Freie-Elektronen-Lasers am DESY, Thomas M¨oller, Joachim Schulz, Peter G¨ urtler, Tim Laarmann, Wiebke Laasch, Anja Swiderski, Hubertus Wabnitz Electrodynamical Trapping - A Tool for Cold Gas Phase and Surface Studies Relevant to Astrophysical Chemistry, Stefan Schlemmer Photoassoziation von Cs2: Magnetische Speicherung von Molek¨ ulen und Spektroskopie zur Beschreibung ultrakalter St¨ oße, Ch. Lisdat, N. Vanhaecke, W. de Souza Melo, D. Comparat, P Pillet Electronic Decay of Valence Holes in Clusters, Robin Santra, J¨ urgen Zobeley, Lorenz S. Cederbaum Magnetische Molek¨ ule, J¨ urgen Schnack Fluoreszenzanalyse nach Innerschalen-Anregung freier Atome und Molek¨ ule, Michael Meyer

Molek¨ ulphysik

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Fachsitzungen MO 1 MO 2 MO 3 MO 4 MO 5 MO 6 MO 7 MO 8 MO 9 MO 10 MO 11 MO 12 MO 13 MO 14 MO 15 MO 16 MO 17 MO 18 MO 19 MO 20

MO 21

¨ Elektronische Uberg¨ ange Femtosekundenspektroskopie I: Ladungstransfer Cluster I: Molek¨ ule und Atome in Heliumclustern (gemeinsam mit FV Atomphysik) Femtosekundenspektroskopie II: Wellenpaketdynamik und reaktive Prozesse Cluster II: Atomare Cluster (gemeinsam mit FV Atomphysik) Cluster III (gemeinsam mit FV Atomphysik) Poster I (Experimentelle Techniken, Spektroskopie, Cluster) Energietransfer, Reaktionen Femtosekundenspektroskopie III: Pulskontrolle (gemeinsam mit FV Q) Cluster IV: Molekulare Cluster, Theorie (gemeinsam mit FV Atomphysik) Femtosekundenspektroskopie IV: molekulare Dynamik Photoionisation I (gemeinsam mit FV Atomphysik) Cluster V (gemeinsam mit Fachverband Atomphysik) Femtosekundenspektroskopie V: molekulare Schwingungen Photoionisation II (gemeinsam mit FV Atomphysik) Experimentelle Techniken Femtosekundenspektroskopie VI: Kristalle und Nanopartikel (gemeinsam mit FV Q) Photoionisation III (gemeinsam mit FV Atomphysik) Poster II (Energietransfer, Reaktionen, Photoionisation, Femtosekundenspektroskopie, ultrakurze Pulse) Femtosekundenspektroskopie VII: Intensive Laserfelder, Erzeugung hoher Harmonischer (gemeinsam mit FV Q) Femtosekundenspektroskopie VIII: Pulserzeugung und Phasenkontrolle (gemeinsam mit FV Q)

Mitgliederversammlung des Fachverbands Molek¨ ulphysik Do 12:20–13:00

HS 01/E01

Tagesordnung: - Bericht der Fachverbandsvorsitzenden - Wahl eines stellvertretenden Fachverbandsvorsitzenden - Verschiedenes

Mo 14:00–15:45 Mo 14:00–16:00 Mo 16:30–18:30

HS 01/E01 HS 15/E07 HS 01/E01

MO 1.1–1.7 MO 2.1–2.8 MO 3.1–3.8

Mo 16:30–18:15

HS 15/E07

MO 4.1–4.7

Di 14:00–15:45

HS 01/E01

MO 5.1–5.7

Di 16:30–17:30 Mi 11:00–13:00

HS 01/E01 Schloss

MO 6.1–6.2 MO 7.1–7.24

Mi 14:00–16:00 Mi 14:00–15:45

HS 01/E01 HS 15/E07

MO 8.1–8.8 MO 9.1–9.7

Mi 16:30–18:30

HS 01/E01

MO 10.1–10.8

Mi 16:30–18:30

HS 15/E07

MO 11.1–11.8

Mi 16:30–18:30 Do 14:00–15:45 Do 14:00–15:45

HS 15/E10 HS 01/E01 HS 15/E07

MO 12.1–12.8 MO 13.1–13.7 MO 14.1–14.7

Do 14:00–16:00 Do 17:10–17:40 Do 16:30–17:30

HS 15/E10 HS 01/E01 HS 15/E07

MO 15.1–15.8 MO 16.1–16.2 MO 17.1–17.4

Do 16:30–17:30 Do 17:30–19:30

HS 15/E10 Schloss

MO 18.1–18.4 MO 19.1–19.23

Fr 11:00–13:00

HS 15/E07

MO 20.1–20.8

Fr 14:00–16:15

HS 15/E07

MO 21.1–21.9

Molek¨ ulphysik

Hauptvortr¨ age

Hauptvortr¨ age Hauptvortrag

MO I Di 11:00 HS 15/E10 IR-UV Doppelresonanzspektroskopie an der DNA-Base Adenin — •Karl Kleinermanns und Christian Pl¨ utzer — Institut f¨ ur Physikalische Chemie und Elektrochemie I, Heinrich Heine Universit¨at D¨ usseldorf, 40225 D¨ usseldorf Die DNA-Base Adenin wurde von uns mit Mehrphotonenionisationspektroskopie (R2PI) und IR-UV Doppelresonanzspektroskopie im ¨ Uberschalld¨ usenstrahl untersucht. In dem R2PI-Spektrum sind im Wellenl¨angenbereich von 35400 bis 36700 cm−1 zwei Tautomere zu beobachten. Die Lochbrennspektren im Bereich der N-H-Schwingungen (32003700 cm−1) wurden mit quantenmechanischen Rechnungen auf MP2/6311G(d,p) und B3LYP/6-311G(d,p) Niveau verglichen und den 9H/7HTautomeren zugeordnet. Die Zuordnung der N-H-Schwingungen wurde durch die Aufnahme von Lochbrennspektren der deuterierten Spezies verifiziert. Die Ionisationsenergie des 9H-Tautomers wurde mit 2-FarbenR2PI zu 69339 ± 50 cm−1 bestimmt.

Hauptvortrag

MO II Di 11:40 HS 15/E10 Photodissoziation und K¨ afigeffekt von Molek¨ ulen in verschiedenen Clusterumgebungen — •Udo Buck — Max-Planck-Institut f¨ ur Str¨omungsforschung, D-37073 G¨ottingen Die Dissoziation von Molek¨ ulen und die Wechselwirkung der entstehenden Produkte in L¨osungen oder kondensierter Materie ist ein wichtiges Forschungsgebiet der Chemischen Physik. Die gezielte Erzeugung von Clustern verschiedener Gr¨oßenverteilungen und die genaue Plazierung von Molek¨ ulen im Inneren oder auf der Oberfl¨ache dieser Cluster erm¨oglicht es, solche Untersuchungen auch an endlichen Sytemen durchzuf¨ uhren und direkt mit Rechungen zu vergleichen. Wir stellen Ergebnisse zur Photodissoziation von HBr und HI Molek¨ ulen und ihrer Komplexe in verschiedenen Edelgasclusterumgebungen vor. Meßgr¨oße ist die kinetische Energie der auslaufenden H-Atome, die in einen Flugzeitmassenspektrometer gewonnen wird. Die verschiedenen Anfangszust¨ande der Molek¨ ule werden durch Koexpansion oder pick-up Methoden erzeugt. Die jeweiligen Anteile der ungest¨ort herausfliegenden oder v¨ollig abgebremsten H-Atome h¨angen stark von der Ausgangslage (Oberfl¨acheInneres), der verschiedene Oberfl¨achenzust¨ande, des K¨afigmeterials (Ne, Ar, Kr, Xe) und der Clustergr¨oße ab. Bei Komplexen werden je nach Gr¨oße und Struktur entweder Schwingungen oder Rotationen angeregt. Schließlich gelang es uns, das Molek¨ ul HXeI nachzuweisen, das sich bei der Photodissoziation von HI-Xen bildet und in kombinierten Laser- und elektrischen Feldern orientiert wird.

Hauptvortrag

MO III Di 12:20 HS 15/E10 Minilabor aus Heliumtr¨ opfchen – Synthese und Charakterisierung von Komplexen im Millikelvin-Bereich — •F. Stienkemeier1 , P. Claas1 , M. Wewer1 und C.P. Schulz2 — 1 Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Bielefeld, Universit¨atsstr. 25, 33615 Bielefeld — 2 MaxBorn-Institut, Max-Born-Str. 2a, 12489 Berlin Die Verwendung von superfluiden Helium-Nanotr¨opfchen zur Synthese und zur Untersuchung von Molek¨ ulen und Clustern bis hin zu gr¨oßeren molekularen Komplexen hat in der letzten Zeit viel Beachtung gefunden (siehe z.B.: Sonderausgabe in J.Chem.Phys. [1]). Zentrale Rolle spielt die Anwendung der Tr¨opfchen zur Matrixisolation bei tiefen Temperaturen. Am Beispiel der elektronischen Spektroskopie organischer, halbleitender Strukturen werden hierzu Ergebnisse vorgestellt, die erstmalig ei¨ ne Trennung von Ladungstransfer- und molekularen Uberg¨ angen bei diesen Systemen erlauben. Des Weiteren haben wir zur Charakterisierung von dynamischen Prozessen dotierter Heliumtr¨opfchen Kurzzeitspektroskopie angewendet. Auf diese Weise konnten neben internen molekularen Bewegungen auch die Reaktion der superfluiden Heliumumgebung nach elektronischer Anregung eingelagerter Chromophore in Echtzeit verfolgt werden. Schließlich gelang es, Alkalicluster in riesigen Spinzust¨anden zu produzieren. Diese interessanten Objekte werden in Bezug auf ihre metallischen bzw. nichtleitenden Eigenschaften vorgestellt. [1] ”Helium Nanodroplets: A Novel Medium for Chemistry and Physics“ J.Chem.Phys. 115(22), 10065–10281 (2001).

Hauptvortrag

MO IV Do 11:00 HS 01/E01 Coulomb-Explosion von Edelgasclustern in der intensiven VUV Strahlung des TTF Freie-Elektronen-Lasers am DESY — •Thomas M¨ oller, Joachim Schulz, Peter G¨ urtler, Tim Laarmann, Wiebke Laasch, Anja Swiderski und Hubertus Wabnitz — HASYLAB am DESY, Notkestr. 85, 22607 Hamburg Hochintensive Laserfelder mit Leistungsdichten um 1014 W/cm2 standen bisher nur im infraroten bis nahen ultravioletten Spektralbereich zur Verf¨ ugung. Mit Inbetriebnahme von Phase I des freie-Elektronen-Lasers (FEL) der TESLA test facility (TTF) am DESY in Hamburg [1] konnten nun erstmals Messungen mit einem Laser hoher Leistungsdichte bei Wellenl¨angen um 100 nm durchgef¨ uhrt werden. Da das ponderomotive Potenzial quadratisch mit der Wellenl¨ange abnimmt und die Photonenenergie mit etwa 12.4 eV den Bereich atomarer Anregungen erreicht, sind in diesem Wellenl¨angenberich deutlich andere Anregungsmechanismen als bei Verwendung von Infrarotlasern zu erwarten. Im Rahmen der vorgestellten Experimente wurden Atome und Cluster von Edelgasen in intensiver VUV-Strahlung des TTF-FEL untersucht. Die Ionen-Flugzeitspektren zeigen einfache Ionisation bei atomaren Targets und mehrfach geladene Fragmente bei Cluster-Targets. Dabei zeigt sich, dass die Cluster nahezu vollst¨andig in atomare Fragmente hoher kinetischer Energie zerfallen. Die Abh¨angigkeit der kinetischen Energie unterschiedlich geladener Fragmente von der Leistungsdichte und der Clustergr¨oße wurde untersucht. Sie gibt Aufschluss u ¨ber den zugrunde liegenden Mechanismus. [1] J. Andruszkow et al., Phys. Rev. Lett. 85 3825

Hauptvortrag MO V Do 11:40 HS 01/E01 Electrodynamical Trapping - A Tool for Cold Gas Phase and Surface Studies Relevant to Astrophysical Chemistry — •Stefan Schlemmer — Institut f¨ ur Physik, Technische-Universit¨at Chemnitz, 09112 Chemnitz, Germany Radio-Frequency quadrupole traps are widely used to store ions. In combination with mass spectrometric detection schemes electrodynamical trapping has proven to be a versatile tool for studying the kinetics and dynamics of ion molecule collisions at thermal and hyperthermal energies. Higher order multipole traps are used in our laboratory to perform studies at low temperatures and low densities. This environment is used to simulate the conditions of the interstellar medium (ISM) where ion-molecule reactions determine the abundances of the molecular species observed. Small differences in energy (fine-structure energy, rotational energy or differences in zero-point energy) play an important role on the outcome of these reactions. Combination with laser techniques are used in the experiments as a very sensitive tool for IR-ion-spectroscopy and kinetics. State-specific rate coeffcients are determined in order to unravel the role of, e.g., rotation and fine-structure in such collisions. Chemical probing is employed in various studies as another universal tool to distinguish between reaction products of the same mass. Electrodynamical trapping is also used to store even macroscopic bodies. Optical detection allows for a non-destructive, high-resolution mass spectrometry of small dust particles which are ubiquitous in the ISM. To date the precision is suffcient to record the adsorption or desorption of molecules from the surface with sub-monolayer resolution. Hauptvortrag

MO VI Do 16:30 HS 01/E01 Photoassoziation von Cs2 : Magnetische Speicherung von Molek¨ ulen und Spektroskopie zur Beschreibung ultrakalter St¨ oße — •Ch. Lisdat, N. Vanhaecke, W. de Souza Melo, D. Comparat und P Pillet — Laboratoire Aim´e Cotton, Orsay, Frankreich Photoassoziation (PA) lasergek¨ uhlter Atome dient zur Spektroskopie von asymptotischen Molek¨ ulzust¨anden. Durch spontane Emission werden f¨ ur geeignete PA-Niveaus außerdem in der Translation ultrakalte Molek¨ ule im elektronischen Grundzustand oder dem niedrigsten Triplettzustand gebildet. Die Speicherung dieser Molek¨ ule erm¨oglicht die Manipulation und Beobachtung auf langen Zeitskalen. Wir berichten u ¨ber aktuelle PA-Experimente mit Cs2 zu beiden Themenbereichen: In einem magnetischen Quadrupolfeld mit großem Gradient wurden ule im metastabilen a 3 Σ+ 2 · 105 Cs2 Molek¨ u Zustand gefangen. Das Feld

Molek¨ ulphysik dient gleichzeitig zur Bildung einer MOT f¨ ur Cs, wodurch Atom- und Molek¨ ulfalle r¨aumlich u ¨berlagert sind. Die Lebensdauer der Magnetfalle ist durch St¨oße mit dem Hintergrundgas auf 0,5 s begrenzt. Die Temperatur der gefangenen Molek¨ ule betr¨agt 30 ± 10 µK. 3 + Des weiteren werden wir u ¨ber Spektroskopie des 1 Σ+ g und Σu Zustandes an der 6s + 6s Asymptote von Cs2 berichten. Es wurde ein durch PA besetztes elektronisch angeregtes Molek¨ ulniveau mit einem abstimmbaren zweiten Laserfeld an Grundzustandsniveaus gekoppelt und die Reduktion des PA-Signales beobachtet (Autler-Townes Aufspaltung). Außerdem wurden stimulierte Raman¨ uberg¨ange verwendet (PRA 061401R). Die Experimente dienen der genauen Bestimmung von Molek¨ ulparametern wie dem C6 -Koeffizienten und der atomaren Streul¨ange.

Hauptvortrag

MO VII Fr 11:00 HS 01/E01 Electronic Decay of Valence Holes in Clusters — •Robin Santra, J¨ urgen Zobeley, and Lorenz S. Cederbaum — Theoretische Chemie, Physikalisch-Chemisches Institut, Universit¨at Heidelberg, Im Neuenheimer Feld 229, D-69120 Heidelberg Electronically excited cations, generated by inner-valence ionization of small molecules, relax in general by dissociation and, eventually, photon emission. Typically, autoionization is forbidden for energetic reasons. Using extensive ab initio calculations, we have shown that the situation changes fundamentally in an inner-valence ionized cluster, which releases its excess energy by emitting an electron. This novel process, referred to as Intermolecular Coulombic Decay, is characterized by an efficient Coulombic energy transfer mechanism between monomers in the cluster. The decay phenomenon is ultrafast, taking place on a femtosecond timescale. The electronic emission is accompanied by interesting dynamical effects amenable to experimental observations. These effects arise as a consequence of the weak chemical bond in clusters and the Coulomb repulsion pattern in the final-state dication.

Hauptvortrag

MO VIII Fr 11:40 HS 01/E01 Magnetische Molek¨ ule — •J¨ urgen Schnack — Fachbereich Physik, Universit¨at Osnabr¨ uck, 49069 Osnabr¨ uck Ausgel¨ost durch die erfolgreiche Entwicklung der Polyoxometallatche-

Hauptvortr¨ age mie, die in der Lage ist, die vielf¨altigsten magnetischen Molek¨ ule, d.h. Makromolek¨ ule, die paramagnetische Ionen enthalten, zu synthetisieren, hat sich in den letzten Jahren ein großes Interesse an den statischen und dynamischen Eigenschaften dieser Substanzen entwickelt. Diese Entwicklung fand ihre W¨ urdigung in der Bildung des neuen DFGSchwerpunktprogramms 1137 Molekularar Magnetismus“. In dem Vor” ¨ trag wird eine Ubersicht u ugbaren magnetischen ¨ber die derzeitig verf¨ Molek¨ ule gegeben, ihrer Beschreibung in theoretischen Modellen erl¨autert sowie auf greifbare und spekulative Anwendungen in Quantencomputern, Computerdisplays, lichtinduzierten Nanoschaltern und Katalysatoren sowie in der Biologie und Biomedizin hingewiesen.

Hauptvortrag MO IX Fr 12:20 HS 15/E10 Fluoreszenzanalyse nach Innerschalen-Anregung freier Atome und Molek¨ ule — •Michael Meyer — L.U.R.E., Centre Universitaire Paris-Sud, F-91898 ORSAY Cedex, France Die Anregung atomarer und molekularer Innerschalen-Resonanzen f¨ uhrt u ¨berwiegend zu elektronischer Relaxation u ¨ber Autoionisation und Auger-Zerf¨alle sowie, f¨ ur Molek¨ ule, zu nachfolgender Dissoziation. Die Analyse des Fluoreszenzspektrums im sichtbaren und ultravioletten Wellenl¨angenbereich bietet dabei eine ideale M¨oglichkeit zur detaillierten Charakterisierung der Endprodukte. Die Bestimmung des Polarisationsgrades der Fluoreszenz, z. B. nach Anregung der Xe* 4d9 6p oder Ar* 2p5 3d Resonanzen, erm¨oglicht es, die Ausrichtung und Orientierung der ionischen Zust¨ande nach dem Augerzerfall zu bestimmen, was zusammen mit Messungen der Winkelverteilung und Spin-Polarisation der Elektronen zur vollst¨andigen Beschreibung des Photoionisationsprozesses f¨ uhrt. F¨ ur molekulare Systeme wird die hohe spektrale Aufl¨osung benutzt, um Vibrations- und Rotationsniveaus von fluoreszierenden Zust¨anden einfacher Molek¨ ule (N2, CO, HCl, N2O, CO2) zu untersuchen und Aussagen u ulle an die Bewegung der ioni¨ber die Kopplung der elektronischen H¨ schen R¨ umpfe zu erhalten. Weiterhin bilden Fluoreszenzmessungen einen direkten Zugang zur Analyse der oftmals nicht nachweisbaren neutralen Dissoziationsprodukte. Generell erweist sich die Fluoreszenzanalyse gegen¨ uber konventioneller Elektronen- und Ionenspektroskopie als eine aussagekr¨aftige und komplement¨are Methode.

Molek¨ ulphysik

Montag

Fachsitzungen – Fach-, Kurzvortr¨ age und Posterbeitr¨ age –

¨ MO 1 Elektronische Uberg¨ ange Zeit: Montag 14:00–15:45 MO 1.1 Mo 14:00 HS 01/E01 Two-Photon Excitation study of Peridinin in Benzene and Perdinin Chlorophyll Protein — •Joerg Zimmermann1 , Patricia A. Linden1 , Harsha M. Vaswani1 , Roger Hiller2 , and Graham R. Fleming1 — 1University of California, Berkeley, Department of Chemistry — 2Macquarie University, School of Biological Sciences, Australia Peridinin chlorophyll protein (PCP) is a unique light harvesting protein found in dynoflagellates that contains a large amount of the carotenoid peridinin. Carotenoids have unusual spectroscopic properties due to their approximate C2h symmetry, which makes transitions to their S1 (S2) states one-photon forbidden (allowed). To gain information about onephoton forbidden electronic states in peridinin, fluorescence excitation spectra were measured after two-photon excitation (TPE) for isolated peridinin in benzene and PCP. The samples were excited using 9201320nm light. Fluorescence of the isolated peridinin S1 state was then measured at 750nm. In PCP, the excited peridinin transfers energy to chlorophyll whose fluorescence was monitored at 670nm. Surprisingly, two-photon absorption was observed in both the peridinin S1 and S2 regions, with the spectrum slightly red-shifted in the protein sample. The peridinin S1 energy was found to be higher than that of typical light harvesting carotenoids, making its S1 state lie very close in energy to its S2 state. We suggest that the two-photon character of the one-photon allowed S2 state is due to the polar groups present in peridinin, which cause a change in dipole moment upon excitation. Electronic structure calculations support these results.

Raum: HS 01/E01 gungsenergie werden f¨ ur die Anregung von Valenzelektronen und f¨ ur die Innerschalenanregung vorgestellt. Als Prim¨arlichtquelle wird dispergierte Synchrotronstrahlung (BESSY, Berlin) verwendet. Die beobachteten dispergierten Fluoreszenzsignale werden atomaren (Cl, Cl+ , O, O+ ) sowie ¨ angen zugeordnet. Unterschiedmolekularen (ClO+ ) resonanten Uberg¨ liche Anregungszust¨ande der Fragmente bei Valenz- und Innerschalenanregung lassen sich unterscheiden. Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit Resultaten von Ionenausbeutekurven, Absorptionsspektren und Elektronen-Ionen-Ionen-Koinzidenzmessungen in den verschiedenen Anregungsbereichen diskutiert. MO 1.4 Mo 14:45 HS 01/E01 Rotationally Resolved A2 Πu −X2 Πg Electronic Transition of NC6 N+ — •Harold Linnartz, David Pfluger, Olga Vaizert, Pawel Cias, Petre Birza, Dmitriy Korhoshev, and John P. Maier — Institut f¨ ur Physikalische Chemie, Klingelbergstrasse 80, CH 4056 Basel The rotationally resolved A2 Πu − X2 Πg electronic origin band spectrum of dicyano-diacetylene cation, NC6N+ , has been recorded in the gas phase, using frequency-production double modulation spectroscopy in a liquid nitrogen cooled hollow cathode discharge and cavity ring down spectroscopy in a supersonic plasma. These techniques yield spectra with significantly different rotational profiles. The analysis of the complementary results provides accurate molecular parameters for the the two spin-orbit components in both electronic states. The results are compared with results of density functional theory calculations and the spectroscopic parameters available for the iso-electronic chains HC7N+ and HC8H+ .

MO 1.2 Mo 14:15 HS 01/E01 Orientation of Excited State Transition Dipoles in Tetrapyrroles with Different Molecular Symmetry — •J¨ org Zimmermann1 , oder2 — 1University Hendrik Fuchs2 , Andre Zeug2 und Beate R¨ of California, Berkeley, Department of Chemistry — 2 Humboldt Universit¨at Berlin, Institut f¨ ur Physik The knowledge of the orientation of electronic transition dipole moments within the molecular frame is of practical interest e.g. for optical limiting or intermolecular energy transfer. So far, the orientations of transition dipole moments in tetrapyrroles have been investigated mainly by fluorescence anisotropy that allows determination of the orientations of S0-Sn absorption transition dipoles in respect to a fixed emission transition dipole. However, little is known about the orientation of excited state absorption (ESA) transition dipoles. Transient absorption spectroscopy (TAS) with polarized probing permits access to these transitions. We present photoinduced fluorescence and TAS anisotropy data of three tetrapyrroles of different molecular symmetry. The orientation of the S0-Sn and S1-Sn transition dipoles were extracted from these data. A distinctive influence of the molecular symmetry was found for tetra(tbutyl)-phthalocyanine and its Zinc complex due to a doubly degenerated S1 state in the latter. For a Chlorophyll like molecule, Pheophorbide-a, the asymmetric substituents influence the orientation of the electronic transition only slightly.

MO 1.5 Mo 15:00 HS 01/E01 Nichthermitesche Multireferenz-St¨ orungstheorie zur Berechnung elektronischer Resonanzzust¨ ande in Molek¨ ulen — •Christian Buth, Robin Santra und Lorenz S. Cederbaum — Theoretische Chemie, Physikalisch-Chemisches Institut, Universit¨at Heidelberg, Im Neuenheimer Feld 229, 69120 Heidelberg, Deutschland Die Berechnung elektronischer Resonanzen ist, trotz ihrer großen Bedeutung, noch keine Routineaufgabe. Die Hauptschwierigkeit liegt in der Behandlung des gestreuten Kontinuumelektrons und des gleichzeitig zu l¨osenden Vielteilchenproblems. Wird ein komplexes absorbierendes Potentials (CAP) zum Hamiltonoperator hinzugef¨ ugt, so wird die Wellenfunktion des gestreuten Elektrons quadratintegrabel und Resonanzen auf diese Weise den Hilbertraumtechniken f¨ ur gebundene Zust¨ande zug¨anglich. Ein besonderer Vorzug der CAP-Methode ist die einfache Kombinierbarkeit mit elektronischen Korrelationsverfahren. Im Vortrag wird mit Hilfe von Projektionsoperatortechniken die Verbindung eines CAPs mit der Multireferenz-St¨orungstheorie formuliert. Die zugrundeliegende Idee wird herausgearbeitet und verschiedene Aspekte der Theorie werden diskutiert.

MO 1.3 Mo 14:30 HS 01/E01 Dispergierte Fluoreszenzspektroskopie von Chlordioxid nach Anregung im im Vakuum-UV und im weichen R¨ ontgenbereich — •J¨ urgen Plenge1 , Roman Flesch1 , Michael Meyer2 , Ulrike uhl1 — 1Fachbereich Physik, Universit¨at Rockland3 und Eckart R¨ Osnabr¨ uck, Barbarastr. 7, 49069 Osnabr¨ uck. — 2 L.U.R.E., Centre Universitaire Paris-Sud, Batiment 209D, F-91898 Orsay Cedex, France — 3 Bundesanstalt f¨ ur Materialforschung und -pr¨ ufung, Unter den Eichen 87, D-12205 Berlin Die Fluoreszenzspektroskopie von Chlordioxid (OClO) wird nach Anregung im Vakuum-UV (10 eV < hν < 25 eV) und im Anregungsbereich der Cl-2p-Kante (200 eV < hν < 220 eV) untersucht. Dispergierte Fluoreszenzspektren sowie Fluoreszenzausbeuten als Funktion der Anre-

MO 1.6 Mo 15:15 HS 01/E01 Optisch-Optische Doppelresonanz-Spektroskopie an aromatischen Kohlenwasserstoffen — •Achim Hese, Gerald Hoheisel und Elke Heinecke — Technische Universit¨at Berlin, Institut f¨ ur Atomare Physik und Fachdidaktik, Hardenbergstr. 36, 10623 Berlin Die rovibronischen Gasphasen-Absorptionsspektren großer organischer ¨ zeigen selbst dann noch eine hohe LiniMolek¨ ule des S1 ← S0 Ubergangs ¨ endichte, wenn sie in einem Edelgas-Uberschall-Strahl auf wenige Kelvin abgek¨ uhlt werden. Mit der Standard-Technik der hochaufl¨osenden LIFSpektroskopie am hochkollimierten D¨ usenstrahl ist es dann nicht mehr ¨ m¨oglich, einzelne rovibronische Uberg¨ ange aufzul¨osen. Eine dramatische Vereinfachung dieser Spektren bis hin zur Aufl¨osung in Einzellinien kann durch den Einsatz der Optisch-Optischen Doppelresonanz-Technik

Molek¨ ulphysik

Montag

erreicht werden, wie bereits an kleineren Molek¨ ulen wie Cs2 , NO2 oder Na3 demonstriert wurde. In diesem Beitrag sollen u. a. am Beispiel des Molek¨ uls Pentacen die großen Vorteile dieser Methode mit Hilfe von experimentellen Ergebnissen vorgestellt werden. MO 1.7 Mo 15:30 HS 01/E01 Bestimmung der Spin-Rotationsaufspaltung und des Potentials im X 2Σ Grundzustand von LiAr — •Dieter Zimmermann1 und R¨ udiger Br¨ uhl 2 — 1 Technische Universit¨at Berlin, Hardenbergur Str¨omungsforschung straße 36, 10623 Berlin — 2 Max-Planck-Institut f¨ G¨ottingen ¨ Das Absorptionsspektrum des Ubergangs A2Π - X 2 Σ von LiAr wur-

de an einem D¨ usenstrahl mit der Methode der laserinduzierten Fluoreszenz aufgenommen. Obwohl die Spin-Rotationsaufspaltungskonstante γ wesentlich kleiner ist als die Linienbreite, konnten wir durch geschickte Wahl von Linienpaaren Werte f¨ ur γ f¨ ur die 3 untersten Schwingungsniveaus des X 2 Σ -Zustands bestimmen. Sie betragen in Einheiten von ur v = 0,1, und 2. Diese Werte 10−3 cm−1 : -0.15(6), -0.16(6) und -0.15(6) f¨ sind deutlich gr¨oßer als die vergleichbarer Molek¨ ule. Außerdem haben wir ein verbessertes Wechselwirkungspotential f¨ ur den X 2 Σ -Zustand in Form einer HFD-Funktion ermittelt [1], das alle verf¨ ugbaren spektroskopischen Daten ber¨ ucksichtigt. [1] R.Br¨ uhl and D.Zimmermann, J. Chem.Phys 115 (2001) 7892

MO 2 Femtosekundenspektroskopie I: Ladungstransfer Zeit: Montag 14:00–16:00

Raum: HS 15/E07

MO 2.1 Mo 14:00 HS 15/E07 Pump-Probe Spectroscopy of Trimetallic Mixed-Valence Complexes: Solvent Dependence of Back Electron Transfer Lifetime — •Elmar Schreiber1 , David F. Watson2 und Andrew B. Bocarsly2 — 1 Center for Ultrafast Laser Applications — 2 Department of Chemistry, Princeton University, Princeton, NJ 08544 (USA) The photo-induced ultrafast dynamics of trinuclear mixed-valence complexes [(NC)5MII -CN-PtIV (NH3)4 -NC- MII (CN)5 ]4− , where M = Ru or Fe, are investigated. The electronic absorption spectra of these complexes exhibit broad MII →PtIV metal-to-metal charge transfer (MMCT) bands. Irradiation into these bands leads to the dissociation of the comand 1 equiv of Pt(NH3)2+ plexes into 2 equiv of M(CN)3− 6 4 , via a net two-electron- transfer process. Pump-probe experiments (400 nm pump, 400 nm or 532 nm probe) were performed on these systems. The timescale of back electron transfer (BET) following MII →PtIV MMCT was found to vary with solvent and the identity of the MII centers. The BET timescale of the Ru system ranged from 476±23 fs in water to 1110±288 fs in a water/DMSO mixture (CDM SO = 0.1). The BET timescale of Fe system in water was approximately 3300 fs. The timescale of ground state vibrational relaxation following BET was approximately 2 ps. Variation of the BET timescale is explained in terms of the dependence of the ground state free energy, and therefore the activation barrier to BET, on solvent and the identity of the MII centers. Solvent-induced shifts of the ground electronic state in the Ru system enable systematic tunability of electron transfer dynamics.

MO 2.3 Mo 14:30 HS 15/E07 Photoinduzierter Elektronentransfer in Farbstoff/Halbleitersystemen auf einer Zeitskala von 6 Femtosekunden — •Robert Huber1 , Martin Lenz2 und Josef Wachtveitl2 — 1 Lehrstuhl f¨ ur BioMolekulare Optik, Oettingenstr. 67, LudwigMaximilians-Universit¨at M¨ unchen, 80538 M¨ unchen, Germany — 2 Institut f¨ ur Physikalische und Theoretische Chemie, Marie-Curie-Str. 11, Goethe Universit¨at Frankfurt, 60439 Frankfurt am Main, Germany Die Sensibilisierung von Nanopartikel durch die Adsorption organischer Farbstoffmolek¨ ule stellt den fundamentalen Mechanismus in der sogenannten Gr¨atzelzelle, einer neuartigen Photovoltaikzelle, dar [1]. Die prim¨are Ladungstrennung erfolgt dabei nach Photoanregung in Form eines Elektronentransfers vom adsorbierten Farbstoffmolek¨ ul in einen TiO2 Kolloid [2]. Im Fall starker elektronischer Kopplung geh¨ort diese Ladungsinjektion zu den schnellsten molekularen Elektrontransferreaktionen und kann daher aufgrund mangelnder Zeitaufl¨osung des Messaufbaus oftmals nicht direkt beobachtet werden. Wir pr¨asentieren optische Anreg-Abtastexperimente mit ultrahoher Zeitaufl¨osung am System Alizarin auf TiO2 und weisen damit direkt die Elektroneninjektion mit einer Zeitkonstante von 6fs nach. Es werden drei unabh¨angige Wege zur eindeutigen Best¨atigung dieser Kinetik pr¨asentiert. Der eindeutige Nachweis der Injektionskinetik favorisiert somit die Vorstellung einer Farbstoffanregung mit anschließendem Elektrontransfer gegen¨ uber einer direkten Photoanregung des Elektrons in das Leitungsband des TiO2 Kolloids. [1] M. Gr¨atzel, Nature 414, 338-344 (2001).

MO 2.2 Mo 14:15 HS 15/E07 Experiments on vibrational wavepacket motion during ultrafast heterogeneous electron transfer — •Carsten Zimmermann, Sai Ramakrishna, Rainer Eichberger, Winfried Storck, and Frank Willig — Hahn-Meitner-Institut, Glienicker Str. 100, 14109 Berlin Photoinduced heterogeneous electron transfer was measured with fs transient absorption in ultra-high vacuum for the perylene chromophore attached via an anchor to a nanocrystal of TiO2 that formed a spongetype layer with a large surface area. The perylene chromophore offers the advantage that absorption spectra of the ground, first excited singlet and ionized state are well separated. Time constants between 35fs and around 200fs were found with spacer-cum-anchor groups of different length and chemical composition. Long flexible bridge groups allowed for several configurations and thus different distances of the perylene chromophore from the TiO2 surface. They gave rise to different time constants for electron injection. Vibrational wavepackets of low energy modes (mainly 360cm-1 and 420cm-1) were generated in the perylene chromophore applying sub-30fs laser pulses. The wavepacket was generated in the donor state, survived the electron transfer reaction and continued its motion in the product state (ionized molecule) for several hundred femtoseconds. The rise of the product state showed a step-wise increase indicating the modulation of heterogeneous electron transfer with 75fs time constant due to the motion of a vibrational wavepacket (480cm-1) in the donor state.

MO 2.4 Mo 14:45 HS 15/E07 Ultrakurzzeitdynamik solvatisierter Elektronen in fl¨ ussigem org Lindner2 Ammoniak — •Andreas-Neil Unterreiner1 , J¨ und Peter V¨ ohringer2 — 1 Lehrstuhl f¨ ur Molekulare Physikalische Chemie der Universit¨at Karlsruhe, Kaiserstr. 12, 76128 Karlsruhe ur biophysikalische Chemie, Arbeitsgruppe — 2 Max-Planck-Institut f¨ f¨ ur biomolekulare und chemische Dynamik, Am Fassberg 11, 37077 G¨ottingen Wir berichten u ¨ber erste konzentrationsabh¨angige, transiente PumpProbe Experimente an solvatisierten Elektronen in fl¨ ussigem Ammoniak im nahen infraroten Spektralbereich mit einer Zeitaufl¨osung von 100 fs. Die Anregung erfolgte bei einer Wellenl¨ange von 1280 nm und die transiente Antwort der Elektronen wurde zwischen 1280 und 1840 nm detektiert. Unmittelbar nach photolytischer Anregung ist das Absorpuglich tionsspektrum solvatisierter Elektronen um etwa -4100 cm−1 bez¨ des station¨aren Spektrums rotverschoben. Anschließend wird eine Blauverschiebung des Spektrums mit einer Zeitkonstante von ca. 200 fs beobachtet. Unsere Untersuchungen zeigen, daß die Verschiebung des Absorptionsspektrums mit Hilfe eines einfachen Temperatursprungs quantitativ simuliert werden kann. W¨ahrend dieses Verhalten unabh¨angig von der Konzentration ist, beobachtet man bei h¨oheren Konzentrationen (> 10−3 mol/l) langlebige Beitr¨age auf der ps-Zeitskala, welche stark wellenl¨angenabh¨angig sind. Dabei spielen wahrscheinlich spin-gepaarte Elektronen eine wichtige Rolle. MO 2.5 Mo 15:00 HS 15/E07 Dynamik des photoinduzierten H-Atom Transfers in IndolAmmoniak Clustern — •Helmut Lippert, Volker Stert, Lukas Hesse, C. P. Schulz und Wolfgang Radloff — Max-BornInstitut, Max-Born-Str. 2A, D-12489 Berlin, Germany Vorgestellt werden Pump-Probe Experimente mit fs-Laserimpulsen zur

Molek¨ ulphysik Untersuchung der H-Transfer Reaktion in elektronisch angeregten IndolAmmoniak Clustern. Die Cluster werden mit unterschiedlich breiten Verteilungen im Molekularstrahl erzeugt, bei λpump = 263 nm in den uhrt und zur Detektion bei λprobe = 395 nm ioS1 (ππ ∗)-Zustand u ¨berf¨ nisiert. F¨ ur kleine Cluster ist die Reaktion durch zwei aufeinanderfolgende Prozesse auf unterschiedlichen Zeitskalen charakterisiert: der zuerst ablaufende Prozeß weist eine Zeitkonstante im sub-ps Bereich auf, w¨ahrend die Zeitkonstante eines sich hieran anschließenden Relaxationsvorgangs im Bereich von 25· · ·150 ps liegt. Die zweite Zeitkonstante nimmt zu gr¨oßeren Clustern hin zu und ist mit einer Dissoziation in upft. Die ErIndolyl-Radikale und neutrale NH4(NH3)n Cluster verkn¨ gebnisse werden im Rahmen eines vorl¨aufigen Modells f¨ ur die H-Transfer Reaktion diskutiert. MO 2.6 Mo 15:15 HS 15/E07 Proton Transfer and Internal Conversion of oHydroxybenzaldehyde: Coherent versus Statistical Excited State Dynamics — •Tanja Bizjak, Kai Stock, Stefan Lochbrunner, and Eberhard Riedle — LS f¨ ur BioMolekulare Optik, Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen The intramolecular excited state proton transfer (ESIPT) and internal conversion (IC) of o-hydroxybenzaldehyde were investigated by transient absorption measurements with 30 fs time resolution and quantitative fluorescence spectroscopy. A 45 fs delayed rise of the product emission and coherent vibrations indicate that the ESIPT is a ballistic motion of a well defined wavepacket along skeletal coordinates of the H-chelate ring. The IC proceeds as thermally activated process over an energy barrier of about 200 meV caused by an avoided crossing between the ππ*- and πσ*state. The IC is sensitive to the total amount of vibrational energy but not to the energy content of the modes directly excited by the ESIPT. From this it is concluded that the coordinates involved in the ESIPT and in the IC are orthogonal. MO 2.7 Mo 15:30 HS 15/E07 Ultrafast site-specific infrared spectroscopy of excited state proton transfer — •Matteo Rini, Andreas Kummrow, Jens Dreyer, Erik T. J. Nibbering, and Thomas Elsaesser — Max Born Institut fuer Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie, BerlinAdlershof We demonstrate that an elementary photochemical process, excitedstate proton transfer (ESIPT), can be studied in a site-specific manner

Montag by use of femtosecond mid-infrared spectroscopy, giving direct access to transient molecular structure. We monitor changes in vibrational spectra of 2-(2’-hydroxylphenyl)benzothiazole (HBT), where the photoinduced ESIPT process transforms the enol into the keto species of HBT. We excite HBT with 40 fs near-UV pulses throughout the absorption band of HBT, and probe the C=O stretching mode of the product keto state with mid-infrared pulses. The C=O band builds up on a time scale of 50 fs, after which the strength, and line width remain unchanged indicating the formation of keto-HBT in the v=1 state of the C=O vibration. Blueshifting of the band occurs on picosecond time scales indicating vibrational cooling. For the first time we provide, with femtosecond infrared spectroscopy, new insights on anharmonic coupling between vibrational modes during a chemical reaction. The modulation of the C=O band frequency indicates the coupling to impulsively excited low frequency modes. MO 2.8 Mo 15:45 HS 15/E07 Ultraschnelle Prim¨ arprozesse im elektronisch angeregten Zustand des gr¨ un-fluoreszierenden Proteins — •Peter V¨ ohringer, Kathrin Winkler, J¨ org Lindner und Donald Ouw — MaxPlanck Institut f¨ ur biophysikalische Chemie, Am Fassberg 11, 37077 G¨ottingen Die Aufkl¨arung der Elementarmechanismen, die zur Lumineszenz aus Proteinumgebungen f¨ uhren, ist f¨ ur die Entwicklung von molekularbiologischen Fluoreszenzsonden von großer Bedeutung. Das gr¨ unfluoreszierende Protein (GFP) aus aequoria victoria ist prototypisch f¨ ur lumineszente Proteine mit ß-fassartiger Terti¨arstruktur, in deren Innern das optische Chromophor eingebettet und vom L¨osungsmittel abgeschirmt ist. Die spektral-zeitliche Antwort des GFP auf elektronische Anregung durch 400-nm, 30-fs Lichtimpulse offenbart einen prim¨aren Protontransfer (PT) als verz¨ogertes Anwachsen der Fluoreszenz des deprotonierten Chromophors. Die PT-Dynamik ist hochgradig multiexponentiell und innerhalb von etwa 20 ps abgeschlossen. Weiterhin beobachtet man im Spektralbereich des deprotonierten Chromophors eine instantane Emission, die auf eine impulsive Pr¨aparation von delokalisierten Zust¨anden oberhalb der Barriere f¨ ur PT hindeuten. Der gesamte Respons von GFP kann mit einem photodynamischen Modell quantitativ simuliert werden, welches (i) einen energieabh¨angigen Geschwindigkeitskoeffizienten f¨ ur PT, (ii) intra- und intermolekularen Transfer von Schwingungsenergie und (iii) einen zweiten strahlungslosen Zerfallskanal des angeregten Zustands von GFP ber¨ ucksichtigt.

MO 3 Cluster I: Molek¨ ule und Atome in Heliumclustern (gemeinsam mit FV Atomphysik) Zeit: Montag 16:30–18:30 MO 3.1 Mo 16:30 HS 01/E01 The formation of small clusters in free jet 4 He expansions. — udiger Br¨ uhl1 , Wieland Sch¨ ollkopf2 , and •Oleg Kornilov1 , R¨ 1 1 ur Str¨omungsforschung, Peter Toennies — Max-Planck-Institut f¨ G¨ottingen — 2 Harvard University, Lyman Lab, Cambridge, MA 02138 The formation of small van der Waals helium clusters with less than n = 13 atoms produced in a free jet expansion was investigated by measuring the intensity of each individual cluster by diffraction from a transmission grating with 100 nm period. The mole-fractions of the different clusters for source temperatures of 30, 12 and 6 K were measured in the range of source pressures from 0.1 to 80 bar. With increasing pressure the mole-fractions for each n pass through a maximum and almost disappear above a certain source pressure. At each temperature there was a distinct pressure before clusters n ≥ 13 appeared. At higher pressures the avalanche-like formation of larger clusters suggests that the n = 13 clusters are the critical clusters in the standard theory of hom*ogeneous nucleation. MO 3.2 Mo 16:45 HS 01/E01 Hochaufl¨ osende Infrarot-Spektroskopie von Freien Radikalen in Superfluiden fl¨ ussigen Helium Nanotropfen — •Jochen K¨ upper, Jeremy M. Merrit und Roger E. Miller — University of North Carolina, Department of Chemistry, Chapel Hill, NC, 27599, USA. Spektroskopie in superfluiden fl¨ ussigen Helium Nanotropfen liefert neue Einsicht in ein weites Feld struktureller und dynamischer Prozesse, inklusive Superfluidit¨at, Solvent-Solvat Wechselwirkungen, Rotations-

Raum: HS 01/E01 und Schwingungsdynamiken, die Bildung von high-spin Spezies und der selbstorganisierte Aufbau neuer Cluster-Strukturen. Infrarotlaserspektroskopie hat sich als besonders n¨ utzlich f¨ ur solche Untersuchungen herausgestellt, da die Aufl¨osung der so erhaltenen Spektren u ¨blicherweise sehr hoch ist. In unserer Gruppe verwenden wir solche Methoden zur Untersuchung von wasserstoffbr¨ ucken- und van-der-Waals-gebundenen Komplexen, Biomolek¨ ulen, Metall-Nanopartikeln und freien Radikalen. In diesem Vortrag werden unsere Ergebnisse zur Untersuchung von freien Radikalen in Helium Nanotropfen vorgestellt. Die zu untersuchenden Radikale werden mittels einer neu entwickelten kontinuierlichen Pyrolysequelle in der Gasphase dargestellt und sofort von den Heliumtropfen eingefangen, in denen sie schnell auf 0.4 K abgek¨ uhlt werden. Die einzigartigen Eigenschaften der Heliumtropfen erlauben die Synthese und Untersuchung interessanter metastabiler chemischer Systeme aus diesen Radikalen. Es werden Ergebnisse zu organischen Radikalen und zu Clustern von kleinen Radikalen mit HF und HCN pr¨asentiert. Die Vorteile der Verwendung von Heliumtropfen gegen¨ uber Molekularstrahlexperimenten zur Untersuchung solcher Systeme werden diskutiert. MO 3.3 Mo 17:00 HS 01/E01 Hochaufgel¨ oste IR-Spektroskopie an Ethylen und Ethylene Clustern in Helium-Tr¨ opfchen — •Iris Scheele1 , Andr´ Conjusteau2 , Giacinto Scoles2 und Martina Havenith1 — 1 Lehrstuhl f¨ ur Physikalische Chemie II, Ruhr-Universit¨at Bochum — 2 Department of Chemistry, Princeton University, Princeton, NJ Mit Hilfe eines Farbzentrenlasers wurden im Bereich von 6150 cm−1 die ersten hochaufgel¨osten Spektren von C2 H4 und (C2 H4 )n≥2 im Helium-

Molek¨ ulphysik Cluster bei 0.37 K aufgenommen. Die Untersuchungen des Monomers zeigen, daß es durch die Einlagerung in die Helium-Matrix zu einer drastischen Verk¨ urzung der Lebensdauer des angeregten ν5 + ν9 Vibrationsniveaus kommt. Die Linienbreiten der Rotations¨ uberg¨ange, welche in der Gasphase < 6 MHz [1] betragen, erh¨ohen sich im HeliumCluster auf 0.45 - 0.75 cm−1 . Zudem zeigt die relativ große Anzahl an ¨ vorhandenen Uberg¨ angen deutlich, daß auch im Helium-Tr¨opfchen auf der Zeitskala des Experiments keine Spinrelaxation auftritt. Bei Anregung der Kombinationsschwingung in einer der beiden Monomereinheiten das Ethylen-Dimers sieht man im Gegensatz zum C2 H4 eine Verringerung der Linienbreite des Vibrations¨ ubergangs im Vergleich zur Gasphase. Diese ist auf die starke Abk¨ uhlung des Komplexes im Helium-Cluster zur¨ uckzuf¨ uhren, durch die hot bands, die im Wesentlichen f¨ ur die hohen Linienbreiten in der Gasphase verantwortlich sind, weggek¨ uhlt werden. [1] T. Platz und W. Demtr¨oder, Chem. Phys. Lett., 294, 397, 1998. MO 3.4 Mo 17:15 HS 01/E01 Der Cage–Effekt bei der Wechselwirkung nanomatrix– isolierter Metallcluster mit starken Laserfeldern — •Josef Tiggesb¨ aumker, Tilo D¨ oppner, Thomas Diederich und Karl– Heinz Meiwes–Broer — Fachbereich Physik, Universit¨at Rostock, 18051 Rostock W¨ahrend bei der Ionisation eines freien Metallclusters die Energiedissipation nur u ¨ber die cluster–spezifischen Zerfallskan¨ale erfolgen kann, spielt bei in Heliumtropfen eingelagerten Clustern die Matrix die Rolle eines nanometergroßen K¨afigs. Als eines der Hauptemissionsprodukte nach der Wechselwirkung mit dem Laserpuls beobachtet man die Bildung von Helium–Schneeb¨allen, die im Zentrum jeweils ein– oder zweifach geladene Metallatome aufweisen. Die Struktur dieser Komplexe weist eine interessante Schalenstruktur auf, die vom verwendeten Metall abh¨angt. Mit der Pump–Probe Technik kann der Bildungsprozeß in Echtzeit untersucht werden. MO 3.5 Mo 17:30 HS 01/E01 Dynamik von Metallclustern in suprafluiden Heliumtr¨ opfchen nach Femtosekundenanregung — •T. D¨ oppner, Th. Diederich, J. Tiggesb¨ aumker und K.H. Meiwes–Broer — Universit¨at Rostock, FB Physik, Universit¨atsplatz 3, 18051 Rostock Metallatome werden mit dem Pick-up Verfahren in suprafluide Heliumtr¨opfchen eingelagert. Auf diese Weise k¨onnen ultrakalte Cluster mit einer Gr¨oße bis N ≈ 100 (Ag,Pb), im Fall von Magnesium N ≤ 1500, erzeugt werden. Nach der Wechselwirkung mit Femtosekundenlaserpulsen werden die Fragmente mit einem hochaufl¨osenden Flugzeitmassenspektrometer untersucht. F¨ ur Intensit¨aten I ≥ 1015 W/cm2 werden die Cluster vollst¨andig zerst¨ort. Die Aufladung der Fragmentionen zeigt eine interessanten Kurzzeitdynamik, die sowohl durch die Variation der Laserpulsbreite als auch durch Anwendung der Pump–Probe –Technik untersucht wird. Im Gegensatz zu Experimenten an freien Clustern [1], ist die Zeitskala zum Erreichen des maximalen Ladungszustandes mit 300-500 fs k¨ urzer. Pump-Probe Messungen im Bereich moderater Intensit¨aten (1012 –1013 W/cm2 ) offenbaren eine bemerkenswerte Langzeitdynamik bis zu 100 ps. Nachdem die Intensit¨at der Clusterionen f¨ ur ein optisches Delay von einigen Pikosekunden ein Minimum durchl¨auft, zeigt sich bei gr¨oßeren Verz¨ogerungszeiten eine Reorganisation der Cluster. [1] L. K¨oller, M. Schumacher, J. K¨ohn, S. Teuber, J. Tiggesb¨aumker, and K.H. Meiwes–Broer. Phys. Rev. Lett. 82(19):3783–3786, 1999 Meiwes–Broer.

Montag Die Erzeugung von Clustern aus hochreaktiven Elemente wie Magnesium stellt eine experimentelle Herausforderung dar. Durch die Einlagerung solcher Atome in Heliumtropfen (pick–up) ist es gelungen, reine Magnesium–Cluster herzustellen. Die Gr¨oßenverteilung kann mit Hilfe des Dampfdruckes und der Heliumtr¨opfchengr¨oße u ¨ber einen weiten Bereich variiert werden. Die durch unterschiedliche Ionisationsmethoden gewonnenen Massenspektren zeigen eine Intensit¨atsverteilung, die in allen Gr¨oßenbereichen gepr¨agt ist durch Stufen, Peaks und Cluster mit nahezu verschwindender Intensit¨at. F¨ ur kleine Cluster kann diese Struktur elektronischen Schalenabschl¨ ussen zugeordnet werden. Die auftretenden magischen Zahlen stimmen nur teilweise mit den f¨ ur die Alkalicluster bekannten u ¨berein, sind aber im Rahmen eines Level–Interchange-Modells erkl¨arbar [1]. Die vollst¨andige Delokalisierung der Elektronen ist bei etwa 20 Atomen erreicht. F¨ ur Cluster gr¨oßer als 100 Atome sind die magischen Zahlen anfangs sowohl elektronischen als auch geometrischen, sp¨ater nur noch geometrischen Schalenabschl¨ ußen zuzuordnen. [1] Th. Diederich, T. D¨oppner, J. Braune, J. Tiggesb¨aumker, K.–H. Meiwes–Broer. Phys. Rev. Lett., 86(21):4807-4810, 2001 MO 3.7 Mo 18:00 HS 01/E01 Spektroskopie von Porphyrinen in Helium-Clustern — •Rudolf Lehnig1 , Kirill E. Kuyanov2 , Mikhail N. Slipchenko2 und Anur Physikadrey F. Vilesov2 — 1Universit¨at Regensburg, Institut f¨ lische und Theoretische Chemie, 93040 Regensburg — 2 University of Southern California, Department of Chemistry, Los Angeles, CA 90089 Die Matrixisolationsspektroskopie in Heliumtr¨opfchen ist eine neue, vielversprechende Methode zur Untersuchung von Molek¨ ulen bei extrem tiefen Temperaturen (0, 38 K). Laser induzierte Fluoreszenzspektren von Phthalozyanin, Mg-Phthalozyanin und Zn-Tetrabenzoporphin werden vorgestellt. Die Spektren von Phthalozyanin, die mit einem gepulsten Farbstofflaser gemessen wurden, liefern eine Progression von Schwingungs¨ uberg¨angen und geben damit exakte Informationen u ¨ber die Schwingungsfrequenzen dieses großen Molek¨ uls. Hochaufl¨osende cwSpektren von Mg-Phthalozyanin zeigen eine unerwartete Aufspaltung des Bandenursprunges, die vorl¨aufig dem Spektrum mehrerer Heliumatome in der N¨ahe des eingelagerten Molek¨ uls zugeschrieben werden. MO 3.8 Mo 18:15 HS 01/E01 Dotierung von Helium-Nanotr¨ opfchen mittels Laserverdampfung — •Patrick Claas, Sven Mende und Frank Stienkemeier — Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Bielefeld, Universit¨atsstr.25, 33615 Bielefeld Vorgestellt wird eine neue Methode zur Einlagerung von Fremdteilchen in Heliumtr¨opfchen. ¨ Die superfluiden Heliumcluster werden in einer Uberschallexpansion erzeugt, bei der Helium unter hohem Druck (p ≈ 50bar) und bei tiefen Temperaturen (T ≈ 18K) durch eine D¨ use ins Vakuum expandiert. Unterhalb der D¨ use wird die Oberfl¨ache eines Stabes mit intensiver Laserstrahlung beschossen und ein Plasma erzeugt. Die Ablationsprodukte werden unmittelbar in das Kondensationsgebiet des Heliums hinein verdampft und k¨onnen sich w¨ahrend des Clusterwachstums an den Tr¨opfchen anlagern. Dadurch ist es m¨oglich die Heliumcluster mit hoch schmelzenden oder mit Ionen zu dotieren.

MO 3.6 Mo 17:45 HS 01/E01 Die Schalenstruktur in Magnesium–Clustern — •Th. Diederich, T. D¨ oppner, J. Tiggesb¨ aumker und K.-H. Meiwes–Broer — FB Physik, Universit¨at Rostock

MO 4 Femtosekundenspektroskopie II: Wellenpaketdynamik und reaktive Prozesse Zeit: Montag 16:30–18:15 MO 4.1 Mo 16:30 HS 15/E07 Ultrafast molecule - solvent interactions in dissociation and recombination dynamics: ClF in rare gas solids — •Matias Bargheer1 , J¨ org Pietzner1 , Peter Dietrich2 , and Nikolaus 1 Schwentner — 1 Experimentalphysik FU-Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin — 2 803-1000 Castle Hill Cres., Ottawa ON, K2C 3L7, Canada We investigate the ultrafast dynamics of ClF in rare gas solids after

Raum: HS 15/E07 excitation with UV femtosecond pulses.[1] The F atom is small enough to be photo-mobilized in rare gas solids while the larger Cl is trapped in the initial solvent cage. In this model system we study the influence of the solvent on ultrafast dynamics in a dissociative reaction and in the competing recombination pathways. Excitation of ClF above the dissociation limit leads to rapid coupling of energy into the solvent. We observe the recombination dynamics en-

Molek¨ ulphysik forced by the solvent cage, monitoring the Cl + F − emission in fs-pumpprobe spectra. The energy dissipation decreases by two orders of magnitude after reformation of the ClF bond. We follow the fragment dynamics after dissociation by monitoring e.g. the emission from Kr2+ F − . The trapping of F atoms in a neighboring cage is probed and ultrafast thermalization is observed. We investigate the solvent-induced coupling of electronic states and ultrafast spin-flip within 500 fs is observed and compared to DIM-trajectory calculations. Polarization dependent pump-probe experiments yield depolarization of molecular orbitals on the same timescale. [1] M. Bargheer, J. Pietzner, P. Dietrich and N. Schwentner, J. Chem. Phys. 115, 9827 (2001) MO 4.2 Mo 16:45 HS 15/E07 Ultraschnelle interne Konversion und koh¨ arente Oszillationen in C2 F4, angeregt bei 194-197 nm — •Werner Fuß , Sebastien Sorgues, Wolfram E. Schmid und Sergei A. Trushin — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, 85747 Garching Tetrafluorethylen dissoziiert thermisch (bei 700 Grad C, C=CBindungsenergie 3 eV) und fotochemisch in zwei Difluorcarben¨ (Maximum 190 nm) Molek¨ ule (CF2). Der langwelligste Ubergang f¨ uhrt in einen Rydberg-3s-Zustand, w¨ahrend das π − π*-Maximum bei 140 nm liegt. Sicherlich kreuzt die π − π*-Fl¨ache bei Verdrillung uhrt, die Rydberg-Fl¨ache. Die Fl¨ache, die zum CF2-Grundzustand f¨ geh¨ort zu einem zwei-Elektronen-angeregten zwitterionischen dunklen Zustand von C2 F4. Sie kreuzt die S0 -Fl¨ache, die bei Dissoziation zu zwei uhrt. Triplett-angeregten CF2 f¨ Nach Pumpen bei 194-197 nm finden wir durch transiente Fotoionisation (Wellenl¨angen 810 oder 262 nm) einen mehrstufigen Zerfall der angeregten Zust¨ande (Zeitkonstanten etwa 20 und 200 fs) und eine koh¨arente Oszillation mit 350 fs, entsprechend einer Wellenzahl von 95 oder 47,5 cm−1 . Das ist wahrscheinlich eine Torsionsschwingung und ist niedriger als jede Schwingung im S0 und jede total symmetrische Schwingung im Ion. CF2 wurde nicht gefunden, auch nicht durch resonante Ionisation bei 262 nm. Es bildet sich vielleicht erst sp¨ater durch Dissoziation im heißen S0 . Konische Schnitte der einzelnen Fl¨achen werden diskutiert. MO 4.3 Mo 17:00 HS 15/E07 Wellenpakete in Molek¨ ulionen — •Marco Erdmann, Stefanie Gr¨ afe und Volker Engel — Institut f¨ ur Physikalische Chemie Universit¨at W¨ urzburg Am Hubland, D-97074 W¨ urzburg, Germany Wir diskutieren ein Anregungsschema, bei dem die Wechselwirkung mit zwei ultrakurzen Laserpulsen ein Ensemble von Molek¨ ulionen mit oszillierender Bindungsl¨ange pr¨apariert. Durch Variation der Verz¨ogerungszeit der Pulse l¨asst sich die Oszillationsperiode kontinuierlich variieren. Dies kann zur Modulation der Intensit¨at eines Elektronenstrahls auf der Femtosekundenzeitskala benutzt werden. MO 4.4 Mo 17:15 HS 15/E07 Quantum–Target Kontrolle und ihr Nachweis durch Femtosekunden–zeitaufgel¨ oste Photoelektronenspektroskopie — •Volker Engel und Zhenwen Shen — Institut f¨ ur Physikalische Chemie, Universit¨at W¨ urzburg, Am Hubland, 97074 W¨ urzburg, Germany Unter Benutzung der Theorie der Optimalen Kontrolle berechenen wir das Laserfeld welches es erm¨oglicht, einen definierten Zielzustand des Na2 Molek¨ uls anzusteuern. Das Zielwellenpaket ist aus hochangeregten Vibrationszust¨anden des elektronischen Grundzustandes zusammengesetzt. Das erhaltenen Feld besteht aus zwei gechirpten Einzelpulsen. Die Messung von Photoelektronenspektren welche aus der Wechselwirkung mit einem bzw. beiden Pulskomponenten und einem zeitverz¨ogerten Ionisationspuls resultieren, erm¨oglicht die Konstruktion eines Differenzsignals. Dieses Signal reflektiert die Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung des Zielzustandes. Somit kann die Qualit¨at der Quantenkontrolle bewertet werden. MO 4.5 Mo 17:30 HS 15/E07 Mapping of Electronic Changes in Na2 by Femtosecond Pump-Probe Photoelectron Spectroscopy — •Matthias Wollenhaupt, Andreas Assion, Oksana Bazhan, Dirk Liese, Cristian Sarpe-Tudoran, Marc Winter, and Thomas Baumert — Universitaet Kassel, 34132 Kassel

Montag Insight in the dynamics of the control of chemical reactions can be accomplished if structural as well as electronic changes in the molecule can be monitored. In the Na2 molecule the coupling of a covalent and a ionic-type potential give rise to the double minimum potential showing electronic changes along the internuclear coordinate. In our experiment measurements of kinetic photoelectrons using time-of-flight spectrometry (TOF) combined with a femtosecond multiphoton ionization pump-probe technique in a molecular beam allow to map molecular motion with subAngstr¨om spatial and femtosecond temporal resolution. A pump laser pulse at 344 nm prepares a wave packet in the double minimum state at an energy slightly above the barrier between the inner and outer well. The time delayed probe laser at 267 nm ionizes the sodium molecule to bound and repulsive ionic states, which permit to map the complete range of energetically allowed internuclear distances. The change of the electronic structure is monitored by the internuclear distant dependent ionization yield. Fourier plots of the measured photoelectron spectra show distinct maxima corresponding to vibrational wave packet motion at the outer turning point of the double minimum potential. MO 4.6 Mo 17:45 HS 15/E07 Wellenpaketdynamik und ultraschnelle reaktive Prozesse in molekularen DHA/VHF-Schaltern — •Ulrich Schmidhammer, Vincent de Waele und Eberhard Riedle — LS f¨ ur BioMolekulare Optik, Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen Wir untersuchen den Ring¨offnungsmechanismus von photochromen Dihydroazulen(DHA)/Vinylheptafulven(VHF)-Molek¨ ulen, um effiziente optische Schalter zu entwickeln. Im Falle eines Cyclopentan-Derivatives verl¨auft die Reaktion u ¨ber eine konische Durchschneidung innerhalb von 600 fs. Die Ring¨offnung des Cyanophenyl-DHA dagegen ist erst nach 1,2 ps abgeschlossen, ihr folgt eine interne Konversion (τ ∼ 15 ps) in den Grundzustand. Im Zwei-Farben Pump-Probe Experiment mit sub-30 fs- Pulsen, die es erlauben, die Wellenpaketdynamik zu erfassen, wur¨ de die strukturelle Anderung entlang des Reaktionspfades verfolgt. F¨ ur das Cyanophenyl-DHA beobachten wir Oszillationen bei drei Frequenzen (150, 190 und 330 cm−1 ), die auf eine vor der eigentlichen Ring¨offnung einsetzende Planarisierung des Azulenrings hinweisen. Die Ring¨offnung des Cyclopentan-DHA hingegen findet direkt nach Anregung ohne einleitende Planarisierung statt. Im Vortrag wird gezeigt, wie sich die ¨ anf¨anglichen strukturellen Anderungen, die den Reaktionsverlauf steuern, in der Wellenpaketdynamik widerspiegeln. MO 4.7 Mo 18:00 HS 15/E07 Schnellste Reaktionsdynamiken von Bakteriorhodopsin — •Arne Sieg1 , Tobias Schrader1 , Wolfgang Schreier1 , Thomas org Tittor2 , Dieter Blankenhorn1 , Petra Huppmann1 , J¨ Oesterhelt2 und Wolfgang Zinth1 — 1 Sektion Physik, LudwigMaximilians-Universit¨at M¨ unchen, Oettingenstr. 67, 80538 M¨ unchen ur Biochemie, am Klopferspitz 18a, 82152 — 2 Max-Planck-Institut f¨ Martinsried Anreg-Abtast Experimente mit unabh¨angig abstimmbaren Lichtimpulsen im 20 fs Bereich wurden verwendet um die initialen Reaktionen von Bakteriorhodopsin (BR) zu untersuchen. Zwei Fragestellungen wurden behandelt: (i) Nach der Anregung mit den 20 fs Pulsen konnten hochfrequente Wellenpaketsbewegungen mit Frequenzen bis 800 cm−1 beobachtet werden. Diese Wellenpaktsbewegung begleitet die Initialreaktion auf der S1 -Potentialfl¨ache hin zum konischen Schnitt, u ¨ber den die eigentliche Isomerisationsbewegung abl¨auft. Messungen an Mutanten zeigen, dass die elektrostatische Umgebung des Retinalmolek¨ uls eine wichtige Rolle spielt. (ii) Die Abstimmbarkeit der Anregungsimpulse erlaubte es die Reak¨ tion mit unterschiedlicher Uberschußenergie zu starten. W¨ahrend sich erhebliche Unterschiede insbesondere bei der initialen Wellenpaketsbewegung zeigten, erfolgten die weiteren Reaktionsschritte unabh¨angig von den Anregungswellenl¨angen.

Molek¨ ulphysik

Dienstag

MO 5 Cluster II: Atomare Cluster (gemeinsam mit FV Atomphysik) Zeit: Dienstag 14:00–15:45 MO 5.1 Di 14:00 HS 01/E01 Aufbau eines Thomson–Spektrometers zur Untersuchung der Coulombexplsion von Metallclustern in intensiven Laserfeldern — •Silvio Teuber, Tilo D¨ oppner, Thomas Fennel, Paul Radcliffe, Josef Tiggesb¨ aumker und Karl-Heinz Meiwes-Broer — Universit¨at Rostock, Fachbereich Physik, Universit¨atsplatz 3, 18051 Rostock Die Wechselwirkung von kleinen Metallclustern mit intensiven Laserfeldern f¨ uhrt zur Emission hochgeladener Ionen mit betr¨achtlichen ¨ R¨ uckstoßenergien [1]. Dabei wird eine starke Uberh¨ ohung in der Ionisationswahrscheinlichkeit beobachtet, wenn die Laserstrahlung resonant an das Plasmon des Clusters einkoppelt [2]. Eine wichtige Fragestellung ergibt sich aus dem Expansionsprozeß der hochionisierten Clusterbestandteile: Handelt es sich um eine Coulombexplosion oder dominiert eine hydrodynamische Expansion? Zu Beantwortung dieser Frage muß man die R¨ uckstoßenergie in Abh¨angigkeit vom Ladungszustand vermessen. Das zu diesem Zweck aufgebaute Thomson– Spektrometer wird vorgestellt und dessen Leistungsf¨ahigkeit an ersten Testbeispielen gezeigt. [1] L. K¨oller, M. Schumacher, J. K¨ohn, S. Teuber, J. Tiggesb¨aumker, K.–H. Meiwes–Broer. Phys. Rev. Lett., 82(19):3783–3786,1999. [2] S. Teuber, T. D¨oppner, T. Fennel, J. Tiggesb¨aumker, K.–H. Meiwes– Broer. Eur. Phys. J. D., 16(1-3):59–63,2001. MO 5.2 Di 14:15 HS 01/E01 Ionisation von Metallclustern in intensiven Laserfeldern – Ein Modellsystem f¨ ur die Licht–Materie Wechselwirkung — •Josef Tiggesb¨ aumker, Silvio Teuber, Tilo D¨ oppner, Thomas Fennel, Paul Radcliffe und Karl–Heinz Meiwes–Broer — Fachbereich Physik, Universit¨at Rostock, 18051 Rostock Die Einkopplung intensiven Laserlichts in Nanoteilchen unterscheidet sich signifikant von der Wechselwirkung mit einzelnen Atomen. Die Ursache sind Vielteilcheneffekte, die einen deutlichen Einfluß auf den Ionisationsquerschnitt haben. Dieses Verhalten ist typisch f¨ ur die bislang untersuchten Metallcluster. Aufgrund der hohen Anregungsenergie des Plasmons in Kohlenstoffclustern und Fullernen spielt dieser Effekt nur eine untergeordnete Rolle. Durch Molekulardynamik–Simulationen in Verbindung mit Dichtefunktionaltheorie ist es m¨oglich, ein zumindest qualitatives Bild des Wechselwirkungsprozesses zu erhalten. MO 5.3 Di 14:30 HS 01/E01 Ladungstr¨ ager-Lokalisation in stossinduzierter Mehrfachionisation von Van-der-Waals Clustern — •Thomas Schlath¨ olter1 , Flesch2 und Ronnie Hoekstra1 , Werner Tappe2 , Roman Eckart R¨ uhl2 — 1 KVI Atomic Physics, Zernikelaan 25, 9747AA Groningen The Netherlands — 2 Fachbereich Physik, Universit¨at, Osnabr¨ uck, Barbarastr. 7, 49069 Osnabr¨ uck, Germany Wir berichten u ¨ber Ladungstrennungsph¨anomene bei der Mehrfachionisation und Fragmentation von Argon-Clustern. Die Cluster wurden durch Wechselwirkung mit hochgeladenen Xeq+ (5 ≤ q ≤ 25) Ionen ionisiert. Die Analyse der Produkte erfolgte mittels Flugzeitmassenspektrometrie und Ionen-Ionen Koinzidenzmessungen. Wir beobachteten eine starke Abh¨angigkeit der Fragmentverteilung vom Xe Ladungszustand q. Insbesondere konnten wir die Bildung mehrfach geladener atomarer Arr+ Fragmente bis hin zu r = 7 nachweisen. Unseres Wissens nach sind Ladungsverteilungen derart fern vom Gleichgewichtszustand bisher nicht in van-der-Waals Clustern beobachtet worden. Wir f¨ uhren das extreme Nicht-Gleichgewicht auf zwei charakteristische Bedingungen in unserem Experiment zur¨ uck: schwach wechselwirkende Target-Konstituenten sowie schneller und sanfter Ladungs¨ ubertrag. Zusammenfassend weisen unsere Messungen darauf hin, dass die zugrunde liegenden Anregungsund Fragmentationsdynamiken fundamental von dem abweichen, was in konventionellen Fragmentationsexperimenten (induziert durch Elektronen und Photonen)beobachtet wird. Abschliessend werden m¨ogliche Fragmentationsmechanismen diskutiert.

Raum: HS 01/E01 MO 5.4 Di 14:45 HS 01/E01 + + Dimer-Evaporation aus Edelmetall-Clustern Cu+ n , Agn und Aun — •Manuel Vogel1 , Alexander Herlert1 und Lutz Schweikur Physik, Johannes-Gutenberg-Universit¨at, 55099 hard2 — 1Institut f¨ ur Physik, Ernst-Moritz-Arndt-Universit¨at, 17487 Mainz — 2 Institut f¨ Greifswald Atomare Clusterionen Mn± aus monovalenten Metallen wie z.B. Na± n, ± ± ± Li± ¨ber ihre Disn , Cun , Agn und Aun fragmentieren nach Anregung u soziationsschwelle im Allgemeinen durch Abgabe eines neutralen Monomers M . F¨ ur solche Cluster aus einer kleinen, ungeradzahligen Anzahl von Atomen jedoch existiert ein konkurrierender Fragmentationsprozeß, n¨amlich die Abgabe eines neutralen Dimers M2 . Mittels Photodissoziation in einer Penning-Falle gespeicherter Clusterionen Mn+ (M=Cu, Ag, Au) wurde das Verzweigungsverh¨altnis dieser beiden Fragmentationskan¨ale als Funktion der Clustergr¨oße n, der Anregungsenergie E und des Elements M untersucht. Dabei zeigt sich in allen F¨allen mit zunehmen¨ der Clustergr¨oße ein charakteristischer Ubergang von Dimer-Abgabe zu Monomer-Abgabe, dessen Verlauf von der Stellung des Elements im Periodensystem abh¨angt. Zudem ist das Verzweigungsverh¨altnis abh¨angig von der Anregungsenergie. F¨ ur Kupfer-Cluster Cu+ n und Gold-Cluster nimmt der Dimer-Anteil mit steigender Anregungsenergie ab, f¨ ur Au+ n Silber-Cluster Agn+ hingegen zu. MO 5.5 Di 15:00 HS 01/E01 Salt-Bridge Transition States for Charge Separation in Hydrated, Doubly Charged Metal Ions — •Martin K. Beyer — Institut f¨ ur Physikalische und Theoretische Chemie, TU M¨ unchen, Lichtenbergstraße 4, 85747 Garching Doubly charged hydrated metal ions can undergo a charge separation of the form M 2+ (H2 O)n → M OH + (H2 O)n−2 + H3 O + . For n=2 it was shown by DFT calculations [1] that a salt-bridge transition state determines the barrier height of the lowest energy pathway for alkaline earth metal dications. Here, the influence of additional solvent molecules on the potential energy surface of the reaction is discussed with Co2+ (H2 O)n , n = 2 − 4. In each case, a water molecule is first promoted from the first to the second solvation shell. Proton transfer takes place along a hydrogen bond between two water molecules of the first and second solvation shell. In the respective transition state, charge is arranged in a M 2+ − OH − − H3 O + salt-bridge. The computational results for n=4 compare favourably with the recent experimental measurement by Metz and coworkers [2], who determined the kinetic energy release due to Coulomb explosion after photoexcitation at 570 nm. [1] M. Beyer, E. R. Williams, and V. E. Bondybey, J. Am. Chem. Soc. 121, 1565-1573 (1999). [2] K. P. Faherty, C. J. Thompson, F. Aguiree, J. Michne, and R. B. Metz, J. Phys. Chem. A 105, 10054-10059 (2001). MO 5.6 Di 15:15 HS 01/E01 Elektronenemission und Monomerabgabe nach Photoanregung von Goldcluster-Dianionen — •Alexander Herlert1 , Lutz ur Physik, Schweikhard2 und Manuel Vogel1 — 1 Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Universit¨at Mainz, D-55099 Mainz — 2 Institut f¨ Greifswald, D-17487 Greifswald Einfach negativ geladene Goldcluster werden in einer externen Laserverdampfungsquelle erzeugt und in eine Penningfalle transferiert. Jeweils eine Clustergr¨oße wird durch selektives Auswerfen unerw¨ unschter Ionen isoliert. Durch Elektronenstossionisation von eingepulstem Argongas werden niederenergetische Elektronen erzeugt, welche ebenfalls in der Falle gespeichert bleiben. In diesem Elektronenbad bilden sich mehrfach negativ geladene Goldcluster. Diese k¨onnen f¨ ur systematische Untersuchungen erneut selektiert werden. Nach Photoanregung zeigen sich zwei verschiedene K¨ uhlmechanismen: Elektronenemission und Monomerabgabe. Das Verzweigungsverh¨altnis wurde als Funktion der Clustergr¨oße gemessen. Kleine Goldcluster-Dianionen geben u ¨berwiegend Elektronen ab, w¨ahrenddessen bei großen die Monomerabgabe dominiert.

Molek¨ ulphysik

Dienstag

MO 5.7 Di 15:30 HS 01/E01 Entropie¨ anderung beim Schmelzen von massenselektierten Natriumclustern — •J¨ orn Donges, Thomas Hippler, Martin Schmidt, Bernd von Issendorff und Hellmut Haberland — Universit¨at Freiburg, Fakult¨at f¨ ur Physik, Stefan Meier Str 19 , 79104 Freiburg

Aus den kalorischen Kurven von Natriumclustern l¨aßt sich neben der Schmelztemperatur Tm auch die latente W¨arme des Schmelzens q ermitteln. Dies erlaubt eine Bestimmung der Entropie¨anderung δS = q/Tm beim Schmelzvorgang. Zwischen Tm und q wird eine unvermutete Korrelation beobachtet, außerdem zeigt die Gr¨oßenabh¨angigkeit der Entropie¨anderung beim Schmelzen von Clustern deutliche Strukturen.

MO 6 Cluster III (gemeinsam mit FV Atomphysik) Zeit: Dienstag 16:30–17:30 Fachvortrag

MO 6.1 Di 16:30 HS 01/E01 Die Bindungsenergien kleiner Ar, CO und N2 Cluster-Ionen — •Karl-Michael Weitzel und Joachim M¨ ahnert — Institut fuer Chemie, FU Berlin ¨ Dieser Beitrag gibt einen Uberblick u ugung ste¨ber die heute zur Verf¨ hende Information zur Thermochemie von Argon, Kohlenmonoxid und Stickstoff Cluster-Ionen, mit Hauptaugenmerk auf Studien zur Freisetzung kinetischer Energie (KER) bei der dissoziativen Ionisation von Clustern, die in dem Labor der Autoren durchgef¨ uhrt wurden [1]. Die hier angewandte Methode stellt eine Variante der Translationsenergiespektroskopie (TES) dar. Zu den Informationen geh¨oren insbesondere die adiabatische Ionisierungsenergie der neutralen Cluster und die Bindungsenergie der ionischen Cluster. Wir pr¨asentieren experimentelle Daten zusammen mit detaillierten theoretischen Analysen basierend auf ab initio Strukturdaten. Die hier angewandten Theorien reichen von empirischen Formeln, die eine schnelle Absch¨atzung des KER gestatten, bis zu aufwendigen Phasen-Raum-Rechnungen. Die von uns abgeleiteten io+ nischen Bindungsenergien sind: Do (Ar+ 2 )=1.29 eV, Do (ArN2 )=1.19 eV, + + Do (ArCO )=1.00 eV, und Do((N2 )2 )=1.06 eV. Die Bindungsenergie des + oher als die meisten bisher puC2 O + 2 ist Do (C2 O2 )=1.80 eV, deutlich h¨ ul-Ion anzusehen. blizierten Daten. In der Tat ist das C2O+ 2 als ein Molek¨ [1] K.-M. Weitzel, J. M¨ahnert, Int. J. Mass Spectrom.,

Raum: HS 01/E01 Fachvortrag

MO 6.2 Di 17:00 HS 01/E01 Theoretische Spektroskopie ausgewaehlter Kohlenstoffcluster Cn , Cn + und verwandter Verbindungen (HCn H, SiCn ). — •Max Muehlhaeuser und Sigrid D. Peyerimhoff — Institut fue theoretische Chemie der Universitaet Bonn, Wegelerstrasse 12, 53115 Bonn Kohlenstoffcluster sind nicht nur in astro- physikalischen Quellen, wie kohlenstoffreichen Sternen und Kometen nachgewiesen, sondern sie spielen auch eine wichtige Rolle bei Verbrennungsprozessen und der Entwicklung neuer Materialien. Zentrale Fragestellungen, wie Beziehung zwischen Struktur und Stabilit¨at, der Reaktivit¨at und dem Auftreten von ”magic numbers” sind umstritten und weitgehend unverstanden. F¨ ur die Kohlenstoffcluster C11 und C1 3 postulieren z.B. theoretische Berechnungen seit Jahren eine energetische Beg¨ unstigung von zyklischen Strukturen gegen¨ uber linearen Isomeren. Experimentell konnten jedoch bisher lediglich lineare Isomere nachgewiesen werden. Quantenchemische Berechnungen unter Verwendung von umfangreichen Multireferenz-Konfigurations-Wechselwirkungsverfahren (MRD-CI) erm¨oglichen die Charakterisierung elektronisch angeregter Zust¨ande und damit die Vorhersage des elektronischen Absorptionsspektrums solcher Cluster um Anhaltspunkte f¨ ur die zuk¨ unftige experimentelle Identifizierung bisher unbekannter Isomere zu erhalten.

MO 7 Poster I (Experimentelle Techniken, Spektroskopie, Cluster) Zeit: Mittwoch 11:00–13:00 MO 7.1 Mi 11:00 Schloss Time of flight distribution of an electrostatical hemispherical electron analyser — •Oliver Kugeler1,2 , Simon Marburger1 , and Uwe Hergenhahn1,2 — 1 Fritz-Haber-Institut, Berlin — 2 MaxPlanck-Institut f¨ ur Plasmaphysik, Garching We have modified the electron detection system in a Scienta SES-200 hemispherical electron analyser by replacing the original CCD-camera readout with a delay line anode as provided by Roentdek. This new setup allows for time-resolved detection of electrons and thus integration of the analyser into electron-electron coincidence experiments. The energy and time-resolving properties, in particular the time of flight spread in the hemispheres, have been characterised during the first single-bunch mode of operation period at BESSY II. MO 7.2 Mi 11:00 Schloss Hochaufl¨ osende dopplerfreie Spektroskopie mit neuen cw optisch parametrischen Oszillatoren — •Andreas Hecker1 , Ulrich Str¨ ossner2 , Claus Braxmaier2 , Achim Peters2 und Martina ur Physikalische Chemie II, Ruhr UniverHavenith1 — 1Lehrstuhl f¨ sit¨at Bochum, Universit¨atsstr. 150, 44780 Bochum — 2 Fachbereich Physik und Optik-Zentrum Konstanz, Universit¨at Konstanz, Universit¨atsstr. 10, 78464 Konstanz Cw-optisch-parametrische Oszillatoren sind aufgrund ihrer hohen Frequenz- und Leistungsstabilit¨at außergew¨ohnliche neue Strahlungsquellen f¨ ur die hochaufl¨osende Spektroskopie im Frequenzbereich zwischen 0.4-4 µm. Dies wurde von uns exemplarisch an der Hyperfeinstruktur von molekularem Jod bei 580 nm gezeigt. Als Strahlungsquelle dient hierbei ein neu entwickelter cw-optisch-parametrischer Oszillator mit einem Emissionsbereich von 550-2830 nm und einer Ausgangsleistung von mehreren 100 mW [1]. Die erreichten Linienbreiten von 2.5 MHz (HWHM) entste¨ hen durch die Druckverbreiterung der untersuchten Uberg¨ ange im Jod und h¨angen nicht von der Linienbreite des OPO ab. In einem BeatExperiment konnte gezeigt werden, daß diese auf einer Zeitskala von

Raum: Schloss 50 ms maximal 20 kHz betr¨agt. Auf dem Poster werden die neuesten Entwicklungen und spektroskopischen Messungen vorgestellt. [1] U. Str¨ossner, J.-P. Meyn, R. Wallenstein, P. Urenski, A. Arie, G. Rosenman, J. Mlynek, S. Schiller und A. Peters, akzeptiert bei J. Opt. Soc. Am. B MO 7.3 Mi 11:00 Schloss Absorptionsmessungen und Cavity-Ringdown im FIR — •Robert Schiwon, Andreas Bergner, Erik Br¨ undermann, Gerhard Schwaab und Martina Havenith — Physikalische Chemie II, Ruhr-Universit¨at Bochum Mit Hilfe eines p-Ge Lasers wurde das Absorptionsspektrum von Wasser im ferninfraroten Spektralbereich (FIR) vermessen. Diese Messungen dienen zur Vorbereitung von Imaging-Methoden an biologischen Systemen. Der eingesetzte p-Ge Laser liefert Strahlung hoher Leistung im Wellenl¨angenbereich zwischen 30 cm−1 (1 THz) und 140 cm−1 (4 THz). Weiterhin werden ein Design f¨ ur breitbandig hochreflektierende Multilagenspiegel aus hochreinem Silizium f¨ ur diesen Wellenl¨angenbereich und erste Ergebnisse von Messungen zur Charakterisierung dieser Spiegel vorgestellt. Diese Spiegel sollten Cavity-Ringdown-Spektroskopie im FIR erm¨oglichen. Es wird die Realisierung dieses Konzeptes f¨ ur die hochaufl¨osende Spektroskopie in diesem chemisch relevanten Wellenl¨angenbereich diskutiert. MO 7.4 Mi 11:00 Schloss CW Cavity Ring Down Spectroscopy through a Supersonic Planar Plasma — •Petre Birza, Tomasz Motylewksi, Dmitriy Korhoshev, Harold Linnartz, and John P. Maier — Institut f¨ ur Physikalische Chemie, Klingelbergstrasse 80, CH 4056 Basel A recently constructed setup for the detection of carbon chain radicals in the gas phase is presented. The setup consists of a tunable cw dye/TiS laser that is used to sample a supersonic planar plasma generated by discharging a high pressure gas pulse of acetylene in Hein a multilayer slit nozzle geometry. Continuous wave cavity ring down spectroscopy is used as a sensitive detection scheme. This method combines

Molek¨ ulphysik sensitivity with high spectral resolution. The poster describes in all details the difficulties that must be overcome when implementing a pulsed discharge in the cavity. The method is demonstrated on the example of a completely rotationally resolved spectrum of the origin band of the X2Π − A2 Π electronic transition of the tri-acetylene cation, HC6 H+ . MO 7.5 Mi 11:00 Schloss Infrarot-Laser-Mikroskopie von Biomaterialien — •Andreas Bergner, Erik Br¨ undermann, Robert Schiwon, G¨ otz Wollny, Gerhard Schwaab, Martina Havenith und Monika Grozea — Ruhr-Universit¨at Bochum, Physikalische Chemie II, NC 7/72, Universit¨atsstrasse 150, 44780 Bochum Wir haben verschiedene Biomaterialien (z.B. K¨onigsteppichsamen, Froschzelle, etc.) im infraroten Spektralbereich untersucht. Durch Kombination von Mikroskopie und Infrarot-Laserspektroskopie ist es m¨oglich im ”Fingerprint”-Bereich selektiv Molek¨ ule nachzuweisen bzw. anzuregen. Neben der Konzentration und der Identifikation von Molek¨ ulen kann auch die Dynamik, z.B. Absorption und Diffusion von Wasser in Biomaterialien auf Mikrometerskalen, untersucht werden. Weiterhin werden auf dem Poster Konzepte zur Realisierung chemischer Ultramikroskope im langwelligen Infrarotspektralbereich diskutiert. MO 7.6 Mi 11:00 Schloss Combining Atomic Force Microscopy and Optical Single Molecule Microscopy — •O. Panzer, U.C. Fischer, A. Naber, and H. Fuchs — Physikalisches Inst. der Universit¨at M¨ unster For several years a number of techniques made it possible to detect the fluorescence of single molecules. The characteristics of many fluorophores were explored since, they were utilized as probes of their nanoenvironment and phenomena specific to single molecules were observed for the first time. Very recently a variety of experiments have been proposed to manipulate the optical properties of single fluorophores in a controlled manner, mostly by energy transfer to a functionalised probe. To enhance the spatial localisation of single molecule fluorescence microscopy we want to make use of short ranged fluorescence-quenching in the near-field of the metalized tip of an atomic force microscope (afm). Therefore we combined a scanning confocal fluorescence microscope with a tuning fork type afm. Here we present first results concerning the apparatus and samples. MO 7.7 Mi 11:00 Schloss Investigation of enhancement effects of Raman spectra by a laser irradiated STM tip at the single molecule level — •Stefan Klein1 , Tobias Witting1 , Arend von der Lieth1 , Klaus Dickmann1 , Pavel Geshev2 , and Michael Hietschold3 — 1 Lasercenter, University of Applied Sciences M¨ unster, Engineering Physics, Stegerwaldstr. 39, D - 48565 Steinfurt, Germany — 2 Institute of Thermophysics of Russian Acadmey of Sciences, Lavrentyev Ave. 1, 630 090 Novosibirsk, Russia — 3 Technical University Chemnitz, Institute of Physics, Solid Surfaces Analysis Group, D - 09107 Chemnitz, Germany Single molecule spectroscopy (SMS) has attracted much attention in recent years. Since Betzig and Chichester observed single molecules at room temperature for the first time by a near-field fluorescence microscope in 1993, a vast amount of studies followed and SMS emerged to be a subject of high interest. Nowadays the fluorescence of single molecules is mainly studied. So far as known single molecule Raman spectroscopy (SMRS) has only been experimentally investigated by Kneipp et al. Lately also St¨ockle et al. and Pettinger et al. achieved enhanced Raman spectra at the single molecule level by combining SPM technologies (atomic force (AFM) as also scanning tunneling microcopy (STM) respectively) and optical spectroscopy. In the frame of our experiments, we investigate the enhancement of Raman spectra of molecules located in the near field of a STM tip. First experimental results and theoretical simulations of the setup and the distribution of electric field are presented.

Mittwoch MO 7.8 Mi 11:00 Schloss Mobility and binding of U1 snRNPs within nuclear speckles observed by single particle fluorescence microscopy — •T. uhrmann2 , R. Peters1 , and U. KuKues1 , A. Dickmanns2 , R. L¨ unster, Institut bitscheck3 — 1 West¨alische Wilhelms-Universit¨at M¨ f¨ ur Medizinische Physik und Biophysik, Robert-Koch-Strasse 31, 48149 ur Biophysikalische Chemie, Zellul¨are M¨ unster — 2 Max-Planck-Institut f¨ ur Experimentelle Physik, PostBiochemie, 37077 G¨ottingen — 3 Institut f¨ fach 330440, 28334 Bremen Isolated U1 snRNPs were fluorescently labeled and incubated with permeabilized 3T3 cells in the presence of importin b and an ATP regenerating system. By confocal microscopy U1 snRNPs were found to yield a speckled intranuclear distribution, which basically overlapped with the distribution of ASF/SF2. Employing a laser video-microscope single U1 snRNPs were tracked at a spatial precision of down to 35 nm and a time resolution of 30-150 ms. The analysis of the U1 snRNP trajectories revealed particle fractions with low and high mobility, and a virtually immobile one. The latter fraction represented bound U1 snRNPs. The mean square displacements of the mobile fractions were independent of time suggesting arrays of concentrated binding sites. The locations of bound U1 snRNPs with regard to ASF-GFP-labeled speckles were analyzed. MO 7.9 Mi 11:00 Schloss Observation of Single Molecules during their Translocation by the Nuclear Pore Complex — •Andreas Hoekstra1 , Thorsten Kues1 , Daniel Rohleder1 , Jan-Peter Siebrasse1 , Ulrich Kuur Medizinische Physik bitscheck2 , and Reiner Peters1 — 1 Institut f¨ ur und Biophysik, Robert-Koch-Str. 31, D-48149 Muenster — 2 Institut f¨ Experimentelle Physik, Postfach 330440, D-28334 Bremen The nuclear import of karyophilic proteins occurs via the nuclear pore complex (NPC). We observed the binding of single Alexa-633 labeled secondary antibodies directed against a primary antibody decorating the filaments (NUP358) of GFP-tagged NPCs. Furthermore, single fluorescently labeled molecules of cargo import complexes were detected when attaching to and during the subsequent translocation by the NPC. For the experiments highly sensitive, high-speed laser light microscopic methods, and especially designed image processing tools were employed. As transport substrate we used fluorescently labeld P4K (500 kDa). The nuclear import was achieved using the recombinant receptor molecules karyopherin α and β, Ran and an ATP-regenerating system. Our experiments provide information on the dynamic aspects of the import process on a single molecule level. MO 7.10 Mi 11:00 Schloss Optimization of Imaging Conditions in Single Molecule Tracking Experiments — •T. Kues1 , R. Peters1 , and U. Kubitscheck2 — 1 Institut f¨ ur Medizinische Physik und Biophysik, Robert-Koch-Strasse ur Experimentelle Physik, Postfach 31, 48149 M¨ unster — 2 Institut f¨ 330440, 28334 Bremen Single particle tracking of fluorescent protein molecules on cellular membranes has become a standard method for studying the dynamics and structure of biological membranes. We have recently extended this approach to analyze the mobility of single protein molecules in cell nuclei. The basis of such studies are time sequences showing diffraction limited signals. From this data molecule positions are extracted by use of peak fitting algorithms. The optimization of the signal-to-noise ratio (SNR) represents the key for the visualization of single molecules and a reliable determination of their positions. Here we have theoretically evaluated the dependence of the achievable SNR and localization accuracy on parameters such as image integration time, irradiance and detector pixel size in two-dimensional single molecule tracking. We come up with theoretical expressions that allow the optimization of imaging conditions in two-dimemsional single molecule tracking. MO 7.11 Mi 11:00 Schloss Resonante infrarot-laserinduzierte Desorption von kleinen Molek¨ ulen kondensiert an NaCl(100) — •Britta Redlich1 , Helmut Zacharias2 , Boris Sartakov3 , Gerard Meijer1 und Gert von Helden1 — 1 FOM-Instituut Rijnhuizen, Edisonbaan 14, 3439 MN Nieuwegein, Niederlande — 2 Physikalisches Institut, Westf¨alische Wilhelms-Universit¨at, Wilhelm-Klemm-Str. 10, 48149 M¨ unster, Deutschland — 3 General Physics Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow 117942, Russia F¨ ur Untersuchungen zur infrarot-laserinduzierten Desorption von klei-

Molek¨ ulphysik nen Molek¨ ulen an Isolatoroberfl¨achen ist die gezielte, selektive Anregung einer internen oder externen Schwingungsmode w¨ unschenswert, um den Energietransfer in der adsorbierten Schicht und die Kopplung zum Substrat sowie an die Desorptionskoordinate zu untersuchen. Der FreieElektronen-Laser FELIX mit einem Durchstimmbereich von 4.5-250 µm ist f¨ ur derartige Untersuchungen herausragend geeignet. F¨ ur N2 O kondensiert an NaCl(100) wird Desorption nach resonanter Anregung der ν 1 - und ν 2 -Schwingung gefunden. Die beobachtete Wel¨ lenl¨angenabh¨angigkeit des Desorptionssignals ist in Ubereinstimmung mit den linearen Absorptionsspektren und demonstriert den resonanten Charakter des zugrunde liegenden Prozesses. Die Abh¨angigkeit der Desorptionsausbeute von der Laserfluenz ist nichtlinear; die Auswertung der Flugzeitspektren ergibt Translationstemperaturen oberhalb der Substrattemperatur. Der Anregungs- und Desorptionsmechanismus wird diskutiert und erste Ergebnisse einer Modellrechnung f¨ ur den Desorptionsprozess werden vorgestellt. MO 7.12 Mi 11:00 Schloss Spektroskopie von 3,4,9,10-Perylenetracarbonsaeure (PTCDA) Komplexen in suprafluessigen Heliumtroepfchen — •Markus Wewer und Frank Stienkemeier — Fakultaet fuer Physik, Universitaetsstrasse 25, 33615 Bielefeld Perylene Derivate sind von besonderem Interesse, wegen ihrer elektrischen und optischen Eigenschaften und finden daher zum Beispiel Anwendung in organischen Leuchtdioden (OLED) oder in der Xerographie. Die Technik der Dotierung suprafluessiger Heliumcluster mit organischen Molekuelen ermoeglicht die Aufnahme hochaufgeloester elektronischer Spektren. Ein Vergleich mit experimentell ermittelten Ramanspektren und theoretischen Berrechnungen erlaubt eine Identifizierung der einzelnen Schwingungen im Monomerspektrum des PTCDA Molekuels im Heliumtropfen. Mehrere PTCDA Molekuele bilden als duenne Schichten eine sandwichartige Struktur aus. Die breite Absorption im Spektrum dieser Schichten resultiert aus der Anregung molekularer und Exziton Zustaenden, wobei zwischen Ladungstransfer (CT) und Frenkel Exzitonen unterschieden wird. Die Einlagerung mehrerer PTCDA Molekuele in den Heliumtropfen ermoeglicht die spektroskopische Unterscheidung der Exziton Zustaende der molekularen Komplexe im Heliumtropfen. MO 7.13 Mi 11:00 Schloss Zweiphotonen-Spektroskopie von hochangeregtem HI — •Tim Hoger und Helmut Zacharias — Physikalisches Institut, Westf¨alische Wilhelms-Universit¨at M¨ unster, 48149 M¨ unster Die Zust¨ande von Wasserstoffjodid kurz unterhalb der Ionisierungsgrenze waren bisher nicht gut bekannt. Mittels Zweiphotonen laserinduzierter Fluoreszenz wurde ein Spektrum von Wasserstoffjodid im Energieur die erstmalig von bereich von 71200 bis 83750 cm−1 aufgenommen. F¨ Pratt und Ginter ver¨offentlichte 2± -X(0,0)-Bande des Spektrums wurden die angegebenen Rotationskonstanten verifiziert. Die Zweiphotonenenergie wurde bis zur Ionisationsgrenze (83745,9 cm−1 ) erh¨oht. Ein bisher unver¨offentlichter Zustand wurde gefunden, der zur Zeit identifiziert wird. F¨ ur eine neu zugeordnete Rydbergserie wurde der Quantendefekt bestimmt. MO 7.14 Mi 11:00 Schloss ab-initio calculation of β-cyclodextrin host complexation with guest binaphtyl derivatives — •Waheed Adeniyi Adeagbo1 , Peter Entel1 , and Volker Buß2 — 1 Theoretical Low-Physics, Gerhard-Mercator University, 47048 Duisburg, Germany — 2 Theoretical Chemistry, Gerhard-Mercator University, 47048 Duisburg, Germany The results of first-principles structure optimization for the organic molecules of host-guest β-cyclodextrin-2,2’-Dihydroxyl-1,1’-binaphthyl complex as obtained by applying the density functional based tightbinding DFTB code which runs in the standard tight-binding as well as in the self-consistent-charge mode are presented. In particular we focus on the investigation of the most stable conformation of the host-guest complex by comparing the conformation energy of different orientations of the guest molecules inside the host. The complexation was carried out inside the water medium which provides the driving force for the complexation as the host cavity is hydrophobic. The relaxed structure of the host-guest represents in nature the ideal complex which is formed when the reaction is to be prepared in the laboratory. The result accounts for the formation of the stable adducts which involves mainly the hydroxyl groups of the guest molecule which interact with the hydrophobic cavity of the host with the formation of hydrogen bonding.

Mittwoch MO 7.15 Mi 11:00 Schloss Streuung von 3 He-Atomen an 4 He-Clustern — •Georg Droppelmann1 , Maarten DeKieviet2 , Markus Reetz-Lamour2 und ur Physik, Universit¨at Bielefeld, Frank Stienkemeier1 — 1 Fakult¨at f¨ Universit¨atsstraße 25, 33615 Bielefeld — 2 Physikalisches Institut der Universit¨at Heidelberg, Philosophenweg 12, 69120 Heidelberg Energieaufgel¨oste Streumessungen k¨onnen dazu dienen, Ripplonen – die Elementaranregungen der suprafl¨ ussigen 4 He-Cluster – nachzuweisen. In einem Kreuzstrahlexperiment wurde nun erstmals die Streuung eines kalten spinpolarisierten 3 He-Atomstrahls an einem 4 He-Clusterstrahl gemessen. Bei Kollisionsenergieen im Rahmen von 3 bis 8 meV wurden im Bereich kleiner Ablenkwinkel sowohl differentielle Streuintensit¨aten aufgenommen, als auch die Wellenl¨angen der gestreuten Atome ermittelt. Zur Interpretation der Winkelverteilungen wurden quantenmechanischen Streurechnungen durchgef¨ uhrt und die Ergebnisse mit den Messungen verglichen. Dadurch konnte auch bei h¨oheren D¨ usentemperaturen (50 K) noch Clusterbildung nachgewiesen sowie deren Gr¨oße nach unten abgesch¨atzt werden. MO 7.16 Mi 11:00 Schloss Hochaufgel¨ oste Rumpfniveauspektroskopie molekularer Van der Waals-Cluster — •Roman Flesch1 , Andrey A. Pavlyuhl1 — 1 Fachbereich Physik, Universit¨at chev2 und Eckart R¨ Osnabr¨ uck, Barbarastr. 7, 49069 Osnabr¨ uck — 2 St. Petersburg State University,198904 St. Petersburg, Russian Federation Die Eigenschaften molekularer Van der Waals-Cluster k¨onnen geeignet durch orts- und elementspezifische Innerschalenspektroskopie untersucht werden. Es werden neue Ergebnisse zur hochaufgel¨osten Anregung von Rumpfniveaus in unbesetzte Valenzniveaus hom*ogener Kohlenmonoxid-Cluster und Sauerstoff-Cluster sowie heterogener Stickstoff/Argon-Cluster und Benzol/Argon-Cluster vorgestellt. Bei allen genannten Clustern werden im Bereich der Anregung in Valenzniveaus Rotverschiebungen gegen¨ uber den isolierten Spezies beobachtet, die wenige meV (N2/Ar) bzw. 100 meV (Benzol) betragen. Im Falle heterogener Cluster wird zus¨atzlich eine Verbreiterung der Linienprofile beobachtet. Die Ergebnisse werden im Rahmen des quasi-atomaren Ansatzes durch eine Stabilisierung der rumpflochangeregten Cluster durch dynamische Rumpflochlokalisation und den Einfluss intermolekularer Schwingungsmoden (Librationen) interpretiert. MO 7.17 Mi 11:00 Schloss Hochaufl¨ osende IR-Spektroskopie an Ameisens¨ auredimer - Ein Prototyp f¨ ur den doppelten Protonentransfer — •Marc Kusmierz1 , Frank Madeja1 , Martina Havenith1 , Klaas Nauta2 und ur Physikalische Chemie II, Ruhr Roger E. Miller2 — 1 Lehrstuhl f¨ Universit¨at Bochum — 2 University of North Carolina, Chapel Hill Ameisens¨auredimer ist der kleinste organische Komplex mit einer doppelten Wasserstoffbr¨ uckenbindung. F¨ ur das System wurde in mehreren theoretischen Studien ein doppelter Protonentransfer postuliert [1][2][3]. Hochaufl¨osende IR-Spektroskopie von d1 -Ameisens¨auredimer im Bereich der C-O Streckschwingungsbande f¨ uhrte nun erstmals zu einem direkten Nachweis des doppelten Protonentransfers im Ameisens¨auredimer. F¨ ur die Tunnelaufspaltung im Grundzustand ergibt sich ein Wert von uckschl¨ usse 0.00286(25) cm−1. Aus der Analyse des Spektrums k¨onnen R¨ auf die genaue Struktur gezogen werden. Die Ergebnisse werden mit theoretischen Berechnungen und Elektronendiffraktionsmessungen verglichen. Anhand von Messungen im superfluiden He-Cluster zeigt sich ein spezieller Dimerisierungsprozeß bei ultrakalten (0.37 K) Molek¨ ulen. Im Gegensatz zu den Gasphasenmessungen konnte im He-Tr¨opfchen ausschließlich polare Strukturen beobachtet werden. [1] R. Robertson, M. C. Lawrence, Chem. Phys., 62, 131 (1981) [2] Y.-T. Chang and Y. Y. Yamaguchi and W. H. Miller and H. F. Schaefer, J. Am. Chem. Soc., 109(24), 7245 (1987) [3] N. Shida, P. F. Barbara, J. Alml¨off, J. Chem. Phys. 94, 3633 (1991). MO 7.18 Mi 11:00 Schloss 3 − − X Σ Rotationally resolved A3 Σ− (u) (g) electronic spectra of NC5 N and HC6 N — •Harold Linnartz, Olga Vaizert, Pawel Cias, Lucia Gr¨ uter, Tomasz Motylewski, Muriel Wyss, Evgueni Riaplov, and John P. Maier — Institut f¨ ur Physikalische Chemie, Klingelbergstrasse 80, CH 4056 Basel The rotationally resolved A3Σ− − X3 Σ− electronic origin band spec-

Molek¨ ulphysik trum of the iso-electronic carbon chain radicals NC5N and HC6 N have been observed in the gas phase by cavity ring down spectroscopy through a supersonic planar plasma. The origin band of NC5N is found at 22832.7(1) cm−1 and a rotational analysis provides constants B0 = 0.02799(4) cm−1 and B0 = 0.02778(3) cm−1 . These are compared to the Be values predicted by DFT calculations and show that the molecule has a linear and centro-symmetric NCCCCCN structure [1]. The band origin of HC6 N is found at 21208.60 cm−1. The rotational constants indicate that the chain is slightly stretched on electronic excitation, yielding B0 = 0.02792(5) cm−1 . The results are compared with 3 − improved spectra of the 000 A3 Σ− u − X Σg electronic transition of the iso-electronic HC7 H species. [1] Chem. Phys. Lett. 345 (2001) 89; [2] J. Chem. Phys. 114 (2001) 7918. MO 7.19 Mi 11:00 Schloss Ein Wachstumsmodell f¨ ur Kohlenstoff-Nanor¨ ohren erzeugt aus Kohlenwasserstoffen und Fullerenen — •H. Kanzow1,2 , P. Bernier2 und A. Ding1 — 1 Optisches Institut, Technische Universit¨at Berlin, Str. d. 17. Juni 135, 10623 Berlin — 2 GDPC, UMR 5581, Universite Montpellier II, CC 026, 34095 Montpellier Cedex 05, France Ein theoretisches Modell wird vorgestellt, das die durch katalytische Zersetzung von Kohlenwasserstoff - Wasserstoff Gemischen ebenso wie von Fullerenen initiierte Erzeugung von einwandigen Kohlenstoffnanor¨ohren beschreibt. Als Katalysatoren werden kleine Aggregate von ¨ Ubergangsmetallen eingesetzt. Das thermodynamische Gleichgewicht zwischen dem Kohlenstoff in der Gasphase und in der Nanor¨ohre beschreibt den Wachstumsprozeß. Die minimal m¨oglichen Durchmesser der Nanor¨ohren werden in Abh¨angigkeit von den m¨oglichen experimentellen Bedingungen berechnet. Die Rechnung beruht auf der Kombination der freien Energie der Reaktion und der Theorie der elastischen K¨orper, die die mechanischen Spannungen in den Nanor¨ohren beschreibt. Das Modell sagt vorher, daß es m¨oglich ist, Nanor¨ohren mit Durchmessern zu erzeugen, die wesentlich kleiner als die bisher in Experimenten erzeugten Nanor¨ohren sind. Die Rechnungen ergeben minimale Durchmesser einwandiger R¨ohren von 0,4 nm. Die experimentell gefundenen Durchmesser zwischen 0,5 und 5 nm werden. auch vom Modell gut beschrieben. MO 7.20 Mi 11:00 Schloss Berechnung der Geometrien kleiner Au- und Ag-Cluster mittels ab-initio Dreik¨ orper-Potentialen — •Wolf-Dieter Sepp1 , Tur˘ 2 , Timo Jacob1 und Burkhard Fricke1 — 1 Fachbereich gut Bas¸tug Physik, Universit¨at Kassel, Heinrich-Plett-Str. 40, 34132 Kassel — 2 Dept. of Theoretical Physics, Australian National University, Canberra, ACT 0200, Australia Ein wichtiger Forschungsgegenstand ist derzeit die Struktur kleiner Cluster mit Teilchenzahlen bis 20. Dies l¨asst sich nat¨ urlich in praxi durch quantenmechanische ab-initio Rechnungen l¨osen, ist aber bereits f¨ ur sehr kleine Cluster extrem aufw¨andig. Eine alternative Methode sind MDRechnungen mit Zweik¨orper-Potentialen, die man entweder empirisch oder ab-initio bestimmt. Im Fall von Aun erh¨alt man damit oft nicht die richtigen Geometrien. Wir extrahieren aus quantenmechanischen Dreik¨orper-Rechnungen die Dreik¨orper-Potentiale. MD-Rechnungen mit diesen Dreik¨orper-Potentialen liefern dann im Falle von Aun und Agn die richtigen Geometrien. MO 7.21 Mi 11:00 Schloss Kalorische Kurven an freien Natrium-Clustern — •Thomas Hippler, J¨ orn Donges, Martin Schmidt, Bernd von Issendorff und Hellmut Haberland — Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Freiburg, H.Herderstr.3, 79104 Freiburg Es werden experimentelle kalorische Kurven massenselektierter Natriumclusterionen (55-357 Natriumatome) pr¨asentiert. Im speziellen wurde der Tieftemperaturbereich (20-200K) untersucht, wo an den kalorischen Kurven Debyetemperaturen angefittet werden k¨onnen, die oberhalb des Festk¨orperwertes liegen. Der Schmelzvorgang (je Clustergr¨osse 200-270K) zeichnet sich durch eine Verbreiterung und bei bestimmten Gr¨ossen durch negative W¨armekapazit¨aten aus, es k¨onnen Schmelztemperaturen und latente W¨armen angegeben werden. Sehr heisse Cluster weisen im Hochtemperaturbereich einen Fl¨ ussig-Gas¨ Ubergang auf. Sowohl die gr¨ossenabh¨angigen Schmelztemperaturen als

Mittwoch auch die Schmelzentropie¨anderungen weisen Variationen mit Maxima und Minima auf. MO 7.22 Mi 11:00 Schloss Reaktivit¨ at kleiner Silbercluster in einer Oktopolionenfalle — •Jan Hagen1 , Liana D. Socaciu1 , Ueli Heiz2 , Thorsten M. oste1 — 1 Freie Universit¨at Berlin, InstiBernhardt1 und Ludger W¨ tut f¨ ur Experimentalphysik, Arnimallee 14, 14195 Berlin — 2 Universit¨at Ulm, Abteilung f¨ ur Oberfl¨achenchemie und Katalyse, 89069 Ulm Kleine dispergierte Silberteilchen spielen eine extrem wichtige Rolle in der heterogenen Katalyse, insbesondere bei der industriellen Herstellung von Ethylenoxid durch Epoxidation von Ethylen und bei der partiellen Oxidation von Methanol zu Formaldehyd [1]. Desweiteren werden Silberkatalysatoren als geeignete Kandidaten f¨ ur die Entfernung von Stickoxiden aus Abgasanlagen angesehen [2]. In allen genannten F¨allen aktiviert ur die katalytischen Reaktionen, wobei der Akder Silberkatalysator O2 f¨ tivierungsmechanismus auf atomarer Ebene unbekannt ist. Um hier ein besseres Verst¨andnis zu erlangen, bietet sich die Untersuchung der Reaktionen kleiner Silbercluster mit o.g. Reaktanden an. Dazu untersuchen wir die Reaktivit¨at kleiner, geladener, massenselektierter Silbercluster in einer Oktopolionenfalle variabler Temperatur (100 K bis 350 K). Aus dem zeitlichen Verlauf der Edukt- und Produktkonzentrationen l¨asst sich der Reaktionsmechanismus bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, dass bereits sehr kleine Cluster (wie z.B. Ag2+ [3]) ein stark temperaturabh¨angiges Reaktionsschema mit intermedi¨aren Produktspezies zeigen. [1] A. Nagy, G. Mestl, Appl. Catal. A 188, 337-353, 1999 [2] D. Yu. Zemlyanov, A. Nagy, R. Schl¨ogl, Appl. Surf. Sci. 133, 171-183, 1998 [3] L. D. Socaciu, J. Hagen, U. Heiz, T. M. Bernhardt, T. Leisner, L. W¨oste, Chem. Phys. Lett. 340, 282-288, 2001 MO 7.23 Mi 11:00 Schloss CO Oxidation mittels kleiner Goldclusterionen bei 100 K in einer Oktopolionenfalle — •Liana D. Socaciu1 , Jan Hagen1 , Maryam Elijazyfer1 , Ueli Heiz2 , Thorsten M. Bernhardt1 und ur ExperimenLudger W¨ oste1 — 1 Freie Universit¨at Berlin, Institut f¨ talphysik, Arnimallee 14, 14195 Berlin — 2 Universit¨at Ulm, Abteilung f¨ ur Oberfl¨achenchemie und Katalyse, 89069 Ulm W¨ahrend Gold als Festk¨orper gegen¨ uber O2 und CO chemisch inert ist, zeigen Nanoteilchen dieses Elements bemerkenswerte katalytische Eigenschaften f¨ ur die CO Oxidation bei tiefen Temperaturen [1]. K¨ urzlich wurde gezeigt, dass ein Ladungstransfer zwischen dem Substratmaterial ur MgO (100) und darauf deponierten Aun Clustern (8 ≤ n ≤ 20) diese f¨ die o.g. Reaktion aktiviert [2]. Da die Beschaffenheit des Tr¨agermaterials hierbei eine entscheidende Rolle spielt, ist ein Vergleich mit freien Goldclustern in der Gasphase aufschlussreich. Dazu untersuchen wir die Reaktivit¨at kleiner, negativ geladener, massenselektierter Goldcluster in einer Oktopolionenfalle variabler Temperatur (100 K bis 350 K). Die Reaktivit¨at der untersuchten Cluster zeigt eine starke Gr¨ossenabh¨angigkeit [3]. Wenn beide Reaktivgase O2 und CO in die Falle eingelassen werden, bildet sich bei 100 K das Produkt Au− 2 (O2 )(CO), das ein Zwischenprodukt der katalytischen CO Oxidation sein k¨onnte [4]. [1] M. Haruta, Catal. Today 36, 153-166, 1997 [2] A. Sanchez, S. Abbet, U. Heiz, W.D. Schneider, H. H¨akkinen, R. N. Barnett, U. Landman, J. Phys. Chem. A 103, 9573-9578, 1999 [3] J. Hagen, L. D. Socaciu, M. Elijazyfer, U. ¨ Heiz, T. M. Bernhardt, L. W¨oste, to be published [4] H. Hkkinen, U. Landman, J. Am. Chem. Soc. , 2001 MO 7.24 Mi 11:00 Schloss Theoretische Untersuchungen an anionischen wasserstoffbr/¨ uckengebundenen Komplexen — •Peter Botschwina, Rainer Oswald und Stefan Schmatz — Institut f/¨ ur Physikalische Chemie, Universit/¨at G/¨ottingen, Tammannstr. 6, 37077 G/¨ottingen Coupled-Cluster Rechnungen mit grossen Basiss/¨atzen werden zur Konstruktion von Potentialfl/¨achen und Dipolmomentfl/¨achen f/¨ ur anionische Komplexe zwischen einem Halogenidion und einem Azethylenmolek/¨ ul verwendet. Damit werden dann unter Ber/¨ ucksichtigung der wesentlichen Anharmonizit/¨atseffekte spektroskopische Eigenschaften wie ¨ Schwingungsfrequenzen, /Ubergangsdipolmomente oder Rotationskonstanten berechnet. Eine Vergleich mit experimentellen Daten, welche mittels IR-Pr/¨adissoziationsspektrsokopie erhalten wurden, wird durchgef/¨ uhrt.

Molek¨ ulphysik

Mittwoch

MO 8 Energietransfer, Reaktionen Zeit: Mittwoch 14:00–16:00 MO 8.1 Mi 14:00 HS 01/E01 Excitonic Interactions in Mesoscopic Molecular Assemblies — •Joerg Zimmermann, Xanthipe J. Jordanides, and Graham R. Fleming — University of California, Berkeley, Department of Chemistry Excitonic coupling between dye molecules is the key mechanism for distribution and vectorial transfer of excitation energy in supramolecular assemblies, thus employed in molecular electronics as well as in photosynthetic light harvesting. It can be described using different levels of complexity, reaching from the simple point-dipole approximation (PDA) to sophisticated ab-initio methods. However, when it comes to mesoscopic systems, costly methods are not suitable due to the large size of the system. Recently, a new method called TDC was developed and applied to the reaction center of photosynthetic bacteria [1,2]. TDC is a promising approach to larger systems because the ”resolution” of the method is adjustable. This is demonstrated for aggregates of free-base porphyrins varying the number of molecules within the aggregate. The TDC results are compared to PDA and distributed-monopole-approximation calculations. All three methods are then applied to model the absorption spectrum of a mesoscopic porphyrin aggregate [3] showing the failure of the more simple approaches. [1] B.P. Krueger, G.D. Scholes, G.R. Fleming, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5378 [2] G.D. Scholes, X.J. Jordanides, G.R. Fleming, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1640 [3] C. Endisch, C. B¨ottcher, J.-H. Fuhrhop, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8273 MO 8.2 Mi 14:15 HS 01/E01 VerzweigungsDissoziative Rekombination von HeH+ : verh¨ altnisse an der Schwelle zu neuen atomaren Endzust¨ anden — •Sven Krohn1 , Holger Kreckel1 , Lutz Lammich1 , Michael Lange1 , Henrik Pedersen2 , Dirk Schwalm1 , Daniel Strasser2 , Roland Wester1 , Andreas Wolf1 und Daniel Zajfman2 — 1 Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik — 2 Weizmann Institute of Science Die Dissoziative Rekombination (DR) von HeH+ mit langsamen Elektronen erfolgt aufgrund der elektronischen Struktur von HeH nur u ¨ber nicht-adiabatische Kopplungen bei kleinen internuklearen Abst¨anden. Information u ¨ber die St¨arke der Kopplung an die offenen Dissoziationskan¨ale kann durch die Untersuchung der Verzweigungsverh¨altnisse in die entsprechenden atomaren Endzust¨ande erhalten werden. Fr¨ uhere Experimente zur DR von vibrationskalten HeH+ Ionen am Schwerionenspeicherring TSR (Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik, Heidelberg) haben gezeigt, dass in der DR bei E ≈ 0 der h¨ochste energetisch erreichbare Endzustand (He(1s2 )+H(n = 2)) bev¨olkert ist. Der n¨achst h¨ohere Dissoziationskanal ist erst ab einer Elektronenenergie von E = 333 meV offen. Messungen der Abstandsverteilung der DR-Fragmente f¨ ur E zwischen 250 und 370 meV erm¨oglichen es, das Verzweigungsverh¨altnis zu den beiden Endzust¨anden H(n = 2) und H(n = 3) zu bestimmen. Der gemessene n = 3-Anteil betr¨agt ≈ 70 % oberhalb der Schwelle (E = 333 meV) und der Verlauf im untersuchten Energiebereich gibt Aufschluß u ¨ber die Rotationsanregung der HeH+ Ionen. Gef¨ordert durch DIP (BMBF) und EU (RTN “Electron transfer reactions”). MO 8.3 Mi 14:30 HS 01/E01 Isotopeneffekte in der dissoziativen Rekombination des dreiatomigen Wasserstoff-Molek¨ ulions — •Lutz Lammich1, Michael Lange1 , Holger Kreckel1 , Sven Krohn2 , Daniel Strasser2 , Dirk Schwalm1, Andreas Wolf1 und Daniel Zajfman2 — 1 MaxPlanck-Institut f¨ ur Kernphysik, Heidelberg — 2 Weizmann Institue of Science, Rehovot, Israel Bei der dissoziativen Rekombination des dreiatomigen WasserstoffMolek¨ ulions im Vibrations-Grundzustand mit Elektronen werden zwei Zerfallskan¨ale beobachtet: Der Zerfall in ein Wasserstoffatom und ein (evtl. vibrationsangeregtes) Wasserstoffmolek¨ ul sowie der Zerfall in drei einzelne Wasserstoffatome. Alle Fragmente befinden sich jeweils im elektronischen Grundzustand. Am Ionenspeicherring TSR in Heidelberg wurde die kinematische Korrelation der Fragmente in beiden Kan¨alen mit Hilfe eines 2D Imaging Detektors untersucht. Dabei konnten Informationen u ¨ber die Vibrationsanregung der beim Zweik¨orperzerfall entstehenden Wasserstoffmolek¨ ule und die Geometrie des Dreik¨orperzerfalls gewonnen werden. Dar¨ uber hinaus wurden Anzeichen einer deutlichen Rotationsanregung der in einer Elektronenstoßionisationsquelle produ+ + zierten Molek¨ ulionen gefunden. Neben H+ 3 wurden auch an D3 und D2 H

Raum: HS 01/E01 entsprechende Experimente durchgef¨ uhrt, so daß jetzt ein Vergleich der verschiedenen Isotopomere m¨oglich ist. — Gef¨ordert durch DIP (BMBF) und durch die EU (Research Training Network ’Electron transfer reactions’). MO 8.4 Mi 14:45 HS 01/E01 Ion induced excitation and fragmentation of an RNA base — •Jur de Vries, Ronnie Hoekstra, Reinhard Morgenstern, and Thomas Schlath¨ olter — KVI Atomic Physics, Zernikelaan 25, 9747AA Groningen, The Netherlands Energy deposition into biomolecules and the subsequent de-excitation pathways belong to the most fundamental processes occurring in living organisms. The different de-excitation pathways can be investigated e.g. by mass spectrometry, where they in turn lead to characteristic fragmentation patterns. Multiply charged ions (MCI) might be an interesting tool to excite biomolecules in a controlled way and gain information on fragmentation dynamics and molecular structure not accesible by the established mass-spectrometric methods. Radiation damage in biological tissues is to a large extent induced by secondary processes such as interaction of cellular DNA with hyperthermal electrons as well as ions containing inner-shell vacancies. To investigate the latter, we study the interaction of slow MCI with the RNA base uracil. In our coincidence time-of-flight (TOF) experiment a reflectron-type mass spectrometer is employed to investigate the influence of the parameters ion charge q, velocity v and atomic number Z on the fragmentation spectra. Experiments are performed e.g. with a chopped beam to measure the statistical distribution of the fragments or using a continuous beam to detect fragment ions in coincidence with emitted electrons or other fragments from the same event. This way, we can investigate particular de-excitation channels and even deduce the kinetic energy release. The results are compared to data obtained by other fragmentation techniques. MO 8.5 Mi 15:00 HS 01/E01 Lebensdauern der internen Anregungen von H+ 3 — •Holger Kreckel1 , Andreas Hillenbach1 , Sven Krohn1 , Lutz Lammich1 , Michael Lange1 , Dirk Schwalm1 , Andreas Wolf1 und ur Kernphysik, SaupferDaniel Zajfman2 — 1 Max-Planck-Institut f¨ checkweg 1, 69117 Heidelberg — 2 Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel Das dreiatomige Wasserstoffmolek¨ ulion H+ 3 hat als einfachstes polyatomares Molek¨ ul große Beachtung gefunden und ist Gegenstand zahlreicher experimenteller und theoretischer Untersuchungen. Neben der fundamentalen Bedeutung als Prototyp kommt H+ 3 vor allem im interstellaren Medium eine Schl¨ usselrolle bei der Bildung gr¨oßerer Molek¨ ule zu. In diffusen interstellaren Nebeln ist die dissoziative Rekombination oße mit Elektronen der dominante Verlustmechanismus f¨ ur H+ 3 , die Gr¨ des Ratenkoeffizienten f¨ ur diese Reaktion ist aber weiterhin umstritten. Speicherring-Experimente gestatten Messungen des Wirkungsquerschnitts mit hohen Aufl¨osungen und detaillierte Einblicke in den Dissoziationsprozess, allerdings sind dabei die internen Anregungen (Rotaucksichtigen, die aufgrund der tionen und Vibrationen) von H+ 3 zu ber¨ Symmetrie des Molek¨ uls relativ langlebig sein k¨onnen. Gegenstand des Vortrags wird ein Modell des Zerfalls der internen Anregungen von H+ 3 sein. Die Ergebnisse werden mit Daten zur Relaxation der BreathingAnregung verglichen, die durch folieninduzierte Coulomb Explosion am Ionenspeicherring TSR gemessen wurden. Gef¨ordert durch DIP (BMBF) und durch EU (RTN “Electron transfer reactions”). MO 8.6 Mi 15:15 HS 01/E01 Electron-induced reactions in thin molecular films — •Petra Swiderek1 , Helge Haberkern1 , Mathieu Deschamps2 , Marc ur Physikalische Chemie, Michaud2 , and Leon Sanche2 — 1 Institut f¨ Universit¨at zu K¨oln, Luxemburger Str. 116, 50939 K¨oln — 2 Groupe CRM en Sciences des Radiations, Faculte de Medecine, Universite de Sherbrooke, Canada Electron-induced reactions are of interest for patterning of organic films at the nanometer length scale. Details of these processes can be studied using high-resolution electron energy loss spectroscopy which provides simultaneous irradiation with electrons of well-defined energy and spectroscopic monitoring of the products [1]. Contrary to previous findings for small molecules in direct contact with metal surfaces the reactions

Molek¨ ulphysik in multilayer molecular films are fast enough to be monitored at currents typical of high-resolution instruments. Examples of such reactions are presented together with first results on quantitative reaction cross sections. [1] H.Winterling, H.Haberkern, P.Swiderek, Phys.Chem.Chem.Phys. 3, 4592 (2001). MO 8.7 Mi 15:30 HS 01/E01 Excited State Spektroskopie zur Beobachtung photophysikalischer Reaktionen — •David von Seggern, Christian Spitz und Ralf Menzel — Universit¨at Potsdam, am Neuen Palais 10, 14469 Potsdam In der Excited State Absorptionsspektroskopie werden die Absorptionsquerschnitte der durch optische Anregung erzeugten transienten angeregten Zustaende ermittelt. Dies koennen einerseits angeregte Elektronenzustaende des absorbierenden Molekuels sein, oder auch Zustaende des Akzeptormolekuels, die infolge von Energieuebertragungsreaktionen besetzt werden. Im Fall eines Elektronentransfers an Stelle des Energietransfers bleibt das Donormolekuel als Ion zurueck. Mittels der Excited State Spektroskopie ist es nun moeglich, dieses Ion durch seine charakterisitsche Absorption zu identifizieren. Mit Hilfe dieses Prinzips ist es gelungen, einen intramolekularen Elektronentransfer in einem speziellen Pyrenylbenzol Molekuel und dessen Abhaengigkeit von der Loesungsmittelpolaritaet nachzweisen. Darueberhinaus wurde der intermolekulare Elektronentransfer auf einen hinzugegebenen Akzeptor gezeigt. Die Ergebnisse werden mit denen konventioneller Fluoreszenzmessungen verglichen und die Vorteile der neuen Methode demonstriert.

Mittwoch (Gefoerdert durch die DFG im SFB 448) MO 8.8 Mi 15:45 HS 01/E01 Resonanzen in Gasphasen-SN 2-Reaktionen — •Stefan Schmatz1 , Peter Botschwina1 und Jan Hauschildt2 — 1 Institut f¨ ur Physikalische Chemie der Universit¨at G¨ottingen, Tammannstr. 6, ur Str¨omungsforschung, D-37077 G¨ottingen — 2 Max-Planck-Institut f¨ Bunsenstr. 10, D-37073 G¨ottingen Nukleophile bimolekulare Substitutionsreaktionen (SN 2) in der Gasphase verlaufen u ¨ber intermedi¨are Komplexe, die aufgrund der starken elektrostatischen Anziehung der Reaktanten ausgebildet werden. Die Potentialt¨opfe im Eingangs- und Ausgangskanal werden durch eine scharfe Barriere getrennt. F¨ ur die Reaktionen Cl− + CH3Cl’ → ClCH3 + Cl’− (1) und Cl− + CH3 Br → ClCH3 + Br− (2) wurden auf CCSD(T)Rechnungen basierende Potentialhyperfl¨achen (unter der Restriktion von ucksichtigt C3v -Symmetrie) konstruiert. Das verwendete 4D-Modell ber¨ die beiden C-Hal-Schwingungen, die symmetr. CH-Streckschwingung und den Schirmschwingungswinkel. Mit Filter-Diagonalisierung unter Verwendung komplexer Potentiale wurden die Wellenfunktionen der Resonanzen f¨ ur Energien weit u ¨ber der Barrierenh¨ohe berechnet. In der symmetr. Reaktion (1) zeigen die Resonanzen mit gerader Symmetrie deutlich kleinere Lebensdauern als die ungeraden Resonanzen. Dieser fundamentale Effekt kann durch die Knotenebene in den Wellenfunktionen bei gleichen C-Hal-Abst¨anden erkl¨art und mithilfe eines adiabatischen Modells quantifiziert werden. In der unsymmetr. Reaktion (2) treten neben Feshbach- auch Shape-Resonanzen auf, die dem Eingangskanal zugeordnet sind und auff¨allig lange Lebensdauern aufweisen; ein Zerfall ist hier nur auf dem Wege der Durchtunnelung der Barriere m¨oglich.

MO 9 Femtosekundenspektroskopie III: Pulskontrolle (gemeinsam mit FV Q) Zeit: Mittwoch 14:00–15:45 MO 9.1 Mi 14:00 HS 15/E07 Generation and Amplification of Ultrashort Shaped Laser Pulses in the Visible by a Two-Stage Noncollinear Optical Parametric Process — •Elmar Schreiber, Howe Siang Tan, and Warren S. Warren — Center for Ultrafast Laser Applications, Princeton University, Princeton, NJ 08544 (USA) The shaping of ultrashort laser pulses is of increasing interest in a wide variety of optical applications, including quantum and optimal control, high speed communications, and material characterization. Usually, pulse shaping is performed as a final step, although this mostly introduces significant energy losses. We have demonstrated for the first time, the amplification of non-trivially shaped pulses by a noncollinear optical parametric process with the conservation in its phase and amplitude profile [Optics Letters 26 (2001) 1812]. Shaped pulses with complex phase structure (e.g. a hyperbolic tangent frequency sweep) and strong amplitude modulation (e.g. a sine squared function) centered at 625 nm with a bandwidth of up to 70 nm are amplified from ∼0.1 J to ∼5 J. The used concept neatly eliminates the energy losses normally associated with the production of complex shaped pulses. A number of examples characterized by spectrally and temporally resolved up-conversion technique will be presented. A generalization to shaped pulses centered at other wavelengths in the visible and infrared is straightforward, and is restricted only by the tunability of a NOPA system [Optics Letters, in press]. MO 9.2 Mi 14:15 HS 15/E07 High Resolution Indirect Pulse Shaping by Parametric Transfer — •Elmar Schreiber, Howe Siang Tan, and Warren S. Warren — Center for Ultrafast Laser Applications, Princeton University, Princeton, NJ 08544 (USA) High resolution pulse shaping capabilities exist for wavelengths ranging from the visible to the near-infrared. There is much interest in generating mid-infrared (MIR) shaped pulses, useful for various applications such as extending ultrafast coherent / optimal control studies to vibrational systems of chemical and biological molecules. We present the transfer of the phase and amplitude profile of a shaped pulse in the visible to a pulse in the near-infrared via an optical parametric amplification(OPA) process [Tan et al., Optics Letters, in press]. Complex shaped pulses, such as multiple pulse trains and pulses with high order phase chirp are produced at 1.2 µm. Theoretical conditions necessary for high fidelity parametric shape transfer will be discussed. Similar schemes can be implemented

Raum: HS 15/E07 for other OPA systems at near-infrared wavelengths to generate high resolution shaped pulses in the infrared. MO 9.3 Mi 14:30 HS 15/E07 Adaptive Formung von Femtosekunden-Polarisations-Profilen — T. Brixner, N. H. Damrauer, •G. Krampert, P. Niklaus und G. Gerber — Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ urzburg, Am Hubland, 97074 W¨ urzburg, Germany Die Femtosekunden-Laser-Pulsformung, vor allem in Verbindung mit selbstlernenden Computeralgorithmen, hat sich als sehr n¨ utzliches und vielseitiges Werkzeug in vielen Forschungsgebieten, speziell in der koh¨arenten Kontrolle, erwiesen. Ein neuartiger Pulsformer [1] erm¨oglicht es, die Intensit¨at, momentane Frequenz und Polarisation des Lichts als Funktion der Zeit innerhalb eines einzelnen FemtosekundenLaserpulses zu ver¨andern. Die zus¨atzliche Kontrolle der vektoriellen Eigenschaften des Lichtfeldes sollte die Einsatzm¨oglichkeiten der adaptiven Pulsformung erweitern. Wir berichten u ¨ber die experimentelle Realisierung dieser Technik innerhalb einer Lernschleife in einem adaptiven Quantenkontrollexperiment. Dabei wird die SHG-Ausbeute als R¨ uckkopplungssignal benutzt. In optischen Demonstrationsexperimenten werden bestimmte phasen- und polarisationsgeformte Laserpulse automatisch erzeugt, die dann ein optimales Ergebnis im Experiment, d.h. maximale SHG-Ausbeute liefern. Diese Methode ist der reinen Phasenformung linear polarisierter Pulse u ¨berlegen und erm¨oglicht z.B. die Kompensation von Dispersion und Polarisationsmodulationen. [1] T. Brixner und G. Gerber: Femtosecond polarization pulse shaping, Opt. Lett. 26, 557 (2001) MO 9.4 Mi 14:45 HS 15/E07 Charakterisierung polarisationsgeformter FemtosekundenLaserpulse — •T. Brixner, C. Dietl, G. Krampert, P. Niklaus und G. Gerber — Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ urzburg, Am Hubland, 97074 W¨ urzburg, Germany Geformte Femtosekunden-Laserpulse besitzen vielf¨altige Anwendungen, vor allem im Bereich der koh¨arenten Kontrolle. Wir haben k¨ urzlich eine neuartige Methode entwickelt, mit der sich der Polarisationszustand von Licht (d.h. die Elliptizit¨at und die Orientierung), die Intensit¨at sowie die Oszillationsfrequenz als Funktionen der Zeit innerhalb eines einzelnen Femtosekunden-Laserpulses variieren lassen [1]. Eine akkurate und vollst¨andige experimentelle Charakterisierung dieser Lichtfelder erfordert

Molek¨ ulphysik mehr Aufwand als im Fall linear polarisierter Laserpulse, ist aber essentiell f¨ ur eine korrekte Interpretation von Experimenten. Hinzu kommt die Schwierigkeit, dass jedes optische Element (Spiegel, Strahlteiler etc.) den Polarisationszustand wieder ver¨andern kann. Hier wird gezeigt, wie sich komplexe polarisationsgeformte Laserpulse mithilfe der spektralen ¨ Zweikanal-Interferometrie charakterisieren lassen. Eine Uberpr¨ ufung der Ergebnisse erfolgt durch frequenzabh¨angige und experimentell kalibrierte Jones-Matrizen des optischen Aufbaus, so dass alle eventuellen LaserpulsModifikationen ber¨ ucksichtigt werden. [1] T. Brixner und G. Gerber: Femtosecond polarization pulse shaping, Opt. Lett. 26, 557 (2001) MO 9.5 Mi 15:00 HS 15/E07 Kompression und Formung eines selbstphasenmodulierten Laser-Pulses mittels adaptivem Spiegel — •T. Pfeifer, U. Weichmann, S. Zipfel und G. Gerber — Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ urzburg, Am Hubland, 97074 W¨ urzburg, Germany Das Zeitverhalten ultrakurzer Laserpulse kann durch Einsatz verschiedener Techniken der Pulskompression und Pulsformung ver¨andert sowie f¨ ur bestimmte Anwendungen optimiert werden. Wir f¨ uhren einen gepulsten Laserstrahl mit einer Zentralwellenl¨ange von 800 nm, 80 fs Pulsdauer, durch eine 70 Zentimeter lange, mit Argon gef¨ ullte Kapillare. Durch den Effekt der Selbstphasenmodulation, wird w¨ahrend des Durchlaufs durch die Kapillare eine Verbreiterung des Spektrums erreicht. Wir benutzen einen adaptiven Spiegel, in einem Prismenkompressor-Setup, um die spektrale Phase des Laserpulses zu modifizieren. Durch den Einsatz eines genetischen Algorithmus demonstrieren wir die Korrektur von Phasentermen h¨oherer Ordnung. Das Ergebnis wird von der Zunahme des SHG-Signals abgeleitet, welches durch Fokussierung des geformten Pulses in einen nichtlinear optischen Kristall entsteht. MO 9.6 Mi 15:15 HS 15/E07 Kontrolle eines Stoßkomplexes durch eine konische Durchschneidung — •Dorothee Geppert, Angelika Hofmann und Regina de Vivie-Riedle — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching Als Beispiel f¨ ur eine bimolekulare Reaktion untersuchen wir den Stoßkomplex Na∗ + H2 . Mittels Laseranregung des Natriumatoms wird ein schwach gebundener Exciplex erzeugt; die R¨ uckkehr aus dem angeregten in den Grundzustand kann dann ultraschnell u ¨ber eine konische Durchschneidung erfolgen. Der dabei stattfindende Energietransfer f¨ uhrt zu

Mittwoch einer Schwingungsanregung des Wasserstoffmolek¨ uls. Mittels Optimal Control Theory wurde ein Puls entwickelt, der in der Lage ist, ein angeregtes Wellenpaket in der N¨ahe der konischen Durchschneidung zu lokalisieren. Dies schafft die Voraussetzung f¨ ur eine Untersuchung der Dynamik in der N¨ahe des Potentialfl¨achenschnitts sowie des Wechsels zwischen den Fl¨achen. Des Weiteren wurde die Verteilung der besetzten Schwingungszust¨ande nach der Relaxation in den Grundzustand untersucht, wobei sich eine ¨ sehr gute Ubereinstimmung mit experimentellen Daten aus der Literatur ergibt. Variation des anregenden Laserpulses ergibt, dass die Schwingungszustandsverteilung neben der Form der Potentialfl¨achen in der Umgebung der konischen Durchschneidung stark von Form und Dynamik des Wellenpaketes im angeregten Zustand abh¨angt. Somit ist zum ersten Mal gezeigt, dass durch die Wahl des Pulses verschiedene Schwingungsverteilungen erreicht werden k¨onnen, was einer Kontrolle durch die konische Durchschneidung hindurch entspricht. MO 9.7 Mi 15:30 HS 15/E07 Adaptive Femtosekunden-Quantenkontrolle in der fl¨ ussigen Phase — T. Brixner, N. H. Damrauer, •P. Niklaus und G. Gerber — Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ urzburg, Am Hubland, 97074 W¨ urzburg, Germany Koh¨arente Lichtquellen k¨onnen dazu verwendet werden, den Ausgang von Licht-Materie-Wechselwirkungen zu steuern, indem Interferenzeffekte im Zeit- und Frequenzraum ausgenutzt werden. Eine wichtige Technik in dem Bereich der koh¨arenten Kontrolle“ ist die adaptive Formung ” von Femtosekunden-Laserpulsen. Die Grundlage dieser Methode besteht darin, dass das zu untersuchende System selbst mit Hilfe von Iterationsschleifen eine automatisierte Suche nach koh¨arenten Laser-Feldern durchf¨ uhrt, die am besten die vom Experimentator gestellte Kontrollaufgabe erf¨ ullen. Bisher wurde diese Technik allerdings nur auf photoinduzierte unimolekulare Reaktionen angewandt. Wir berichten, wie in einer L¨osung mit zwei verschiedenartigen, komplexen Molek¨ ulen eines durch Mehr-Photonen-Absorption bevorzugt angeregt werden konnte [1]. Obwohl Ein-Parameter Variationen, wie die der Wellenl¨ange, der Intensit¨at, oder des linearen Chirps, keine selektive Kontrolle erm¨oglichen, ist die adaptive Femtosekunden-Pulsformung in der Lage, komplexe LaserFelder zu finden um eine chemische Selektivit¨at der beiden Molek¨ ularten zu erreichen. [1] T. Brixner, N.H. Damrauer, P. Niklaus und G. Gerber, Nature 414, 57 (2001)

MO 10 Cluster IV: Molekulare Cluster, Theorie (gemeinsam mit FV Atomphysik) Zeit: Mittwoch 16:30–18:30 MO 10.1 Mi 16:30 HS 01/E01 Spektroskopische Charakterisierung protonierter aromatischer Molek¨ ule in der Gasphase — •Otto Dopfer und Nicola Solca — Institut f¨ ur Physikalische Chemie, Universit¨at Basel, Klingelbergstrasse 80, CH-4056 Basel, Schweiz Trotz der grossen Bedeutung von Protonierungsprozessen in vielen Bereichen der Organischen Chemie (z.B. Reaktionsmechanismen) und der Biochemie (Protontransfer), sind protonierte aromatische Molek¨ ule (AH+ ) in der Gasphase bisher spektroskopisch nicht charakterisiert. Uns ist es vor kurzem erstmals gelungen, IR Spektren von isolierten AH+ -Ln Komplexen aufzunehmen (A=Benzol und einige Derivate, L=neutrale Liganden), und zwar mit Hilfe von Photodissoziationsspektroskopie in einem Tandem Massenspektrometer gekoppelt mit einer Elektronenstoss Clusterionenquelle [1]. Die Analyse der Spektren liefert detaillierte Informationen zu den elemenaren Eigenschaften des Protonierungsprozesses [2], wie z.B. Geometrien (bevorzugte Stellen f¨ ur Protonierung), Energetik (Protonenaffinit¨aten), Ab¨angigkeit vom L¨osungsmittel (polar/unpolar) und Grad der Solvatisierung (Clustergr¨osse n), und Abh¨angigkeit von der Substitution funktioneller Gruppen. Die Ergebnisse werden anhand ausgew¨ahlter Beispiele diskutiert. [1] E.J. Bieske and O. Dopfer, Chem. Rev. 100, 3963 (2000). [2] N. Solca and O. Dopfer, Chem. Phys. Lett. 342, 191 (2001).

Raum: HS 01/E01 MO 10.2 Mi 16:45 HS 01/E01 Die Bestimmung der Struktur von Phenol im elektronisch angeregten S1 -Zustand — •Michael Schmitt1, Daniel SpanRatzer1 und Kochen K¨ upper2 — genberg1 , Christian 1 Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ usseldorf, Institut f¨ ur Physikalische Chemie — 2 University of North Carolina, Deptartment of Chemistry, Chapel Hill, NC 27599, USA. Die Struktur von Phenol im S1 -Zustand konnte erstmals durch rotationsaufl¨osende LIF-Spektroskopie an 9 verschiedenen Isotopomeren des Phenols bestimmt werden. Die Geometrie wurde durch eine Anpassung an die Rotationskonstanten unter Verwendung verschiedener Strukturmodelle ermittelt. Unabh¨angig vom verwendeten Modell ergibt sich eine Verk¨ urzung der CO-Bindung um 3 pm und eine Verl¨angerung der OH-Bindungsl¨ange um 1.8 pm. Diese Verl¨angerung korreliert mit einer Zunahme der S¨aurest¨arke von Phenol bei elektronischer Anregung um fast vier Gr¨ossenordnungen. Die CC-Bindungen im aromatischen Ring verl¨angern sich um etwa 4 pm, was den geringeren bindenden Charakter im S1 -Zustand widerspiegelt. Aus den Linienbreiten konnten die Fluoreszenzlebensdauern aller Isotopomere ermittelt werden. Es zeigt sich, daß alle OH-Isotopomere eine kurze Fluoreszenzlebensdauer von etwa 2 ns besitzen, w¨ahrend alle OD-Isotopomere eine verl¨angerte Fluorenzenzabklingzeit von etwa 15 ns aufweisen. Bisher wurden neben der OH-Streckmode als Akzeptormode f¨ ur einen raschen IVR-Prozess auch die CH-Streckmoden diskutiert. Aus den Fluorenszenzlebensdauern der entsprechenden CD-subtiutuierten Phenole kann dies ausgeschlossen werden.

Molek¨ ulphysik MO 10.3 Mi 17:00 HS 01/E01 β-Faltblattmodelle in der Gasphase — •M. Gerhards, C. Unterberg und A. Gerlach — Institut f¨ ur Physikalische Chemie und Elektrochemie I, Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ usseldorf Die β-Faltblattstruktur stellt eine bedeutende Sekund¨arstruktur der Proteine dar. Pathogene β-Faltblattstrukturen sind die Ursache vieler Krankheiten (z.B. BSE). In der vorliegenden Arbeit werden Modellsysteme untersucht, deren strukturelle Ausrichtung der Anordnung in einer β-Faltblattstruktur entspricht. In Kombination mit ab initio und DFT-Rechnungen werden die β-Faltblattmodelle in Molekularstrahlexperimenten mit Hilfe von IR/UV-Doppelresonanztechniken in Hinblick auf ihre konformative Ausrichtung analysiert. Das von uns betrachtete Dimer der derivatisierten Aminos¨aure Ac-Phe-OMe (Phe=Phenylalanin, Ac=Acetyl, Me=Methyl) ist das erste Beispiel eines β-Faltblattmodells in der Gasphase. Die Derivatisierung ist hierbei ein eleganter Weg, Aminos¨auren und Peptide gezielt in genau einer konformativen Ausrichtung ¨ zu erhalten. Uber die Analyse der NH-, CH- und CO-Streckschwingungen werden strukturelle Informationen abgeleitet und intermolekulare Bindungsst¨arken bestimmt. Weiterhin werden Cluster von derivatisierten Aminos¨auren bzw. Dipeptiden (z.B. Ac-Val-Phe-OMe; Val=Valin) mit sogenannten Templatmolek¨ ulen untersucht. Die Templatmolek¨ ule (z.B. Derivate des Aminopyrazols) sollen durch eine besonders effiziente Anlagerung an β-Faltblattstrukturen die fortschreitende Ausbildung dieser Strukturen inhibieren (Mehrpunkthaftungen). Die St¨arke der intermolekularen H-Br¨ ucken zwischen Peptid- und Templatmolek¨ ulen erm¨oglicht Aussagen u ule. ¨ber die unterschiedliche Qualit¨at einzelner Templatmolek¨ MO 10.4 Mi 17:15 HS 01/E01 Lineare Skalierung im Quanten-Monte-Carlo-Verfahren — •Arne L¨ uchow und Sebastian Manten — Institut f¨ ur Physikalische Chemie und Elektrochemie I, Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ usseldorf, 40225 D¨ usseldorf Mit dem Quanten-Monte-Carlo-Verfahren (QMC) kann das elektronische Vielk¨orperproblem von Molek¨ ulen oder Molek¨ ulaggregaten numerisch gel¨ost werden. Die zeitunabh¨angige elektronische Schr¨odingergleichung wird dabei in eine Diffusionsgleichung u uhrt, und der Diffusi¨berf¨ onsprozess wird mit dem Computer simuliert, wobei die Elektronenkorrelation direkt und exakt erfasst wird. Aufgrund der direkten Quantensimulation ist das QMC-Verfahren zwar sehr genau, aber auch sehr rechenzeitintensiv. Die elektronische Energie wird als gewichtetes Mittel u ¨ber die lokale Energie Ψ−1HΨ entlang der Diffusionstrajektorie erhalten, wobei Ψ eine antisymmetrische Hilfsfunktion ist. Die Berechnung der lokalen Energie skaliert mit der Elektronenzahl n in den bisher verwendeten QMC-Algorithmen wie n3 . In diesem Beitrag wird gezeigt, wie diese Skalierung auf n2 reduziert werden kann und sogar lineare Skalierung in den bei derzeit realistischen Systemgr¨oßen geschwindigkeitsbestimmenden Algorithmenteilen erzielt werden kann. MO 10.5 Mi 17:30 HS 01/E01 Spektroskopie und intramolekulare Dynamik von HF Dimeren in der N=2 Polyade bei 1.3 µm — •Michael Hippler, Lars Oeltjen und Martin Quack — Physikalische Chemie, ETH Z¨ urich, CH-8093 Z¨ urich, Schweiz Das Verst¨andnis von Struktur und Dynamik der Wasserstoffbr¨ ucken z¨ahlt zu den Grundproblemen der physikalischen Chemie. Durch eine Analyse von Obertonspektren des (HF)2 kann die intramolekulare Dynamik sehr schneller Zeitskalen in diesem Wasserstoffbr¨ uckenmolek¨ ul untersucht werden [1,2]. Obertonspektren werden zudem ben¨otigt, um ab initio Rechnungen zu pr¨ ufen, die in voller Dimensionalit¨at ausgef¨ uhrt werden k¨onnen [3]. Bisher haben sich aber die Obertonspektren von (HF)2 einer vollst¨andigen Analyse entzogen. Wir haben vor kurzem Cavity Ring-Down Spektroskopie mit einem cw-Diodenlaser in einer gepulsten Schlitzd¨ usenexpansion eingef¨ uhrt [4,5]

Mittwoch und wir ben¨ utzen diese neue Methode, um die Komponenten der N=2 Polyade des (HF)2 bei 1.3 µm (Bereich des ersten HF-StreckschwingungsObertons) zu beobachten [5]. Aus den Linienbreiten und Tunnelaufspaltungen werden R¨ uckschl¨ usse auf die modenselektive Dynamik der Pr¨adissoziation und der Tunnelprozesse gezogen [5]. [1] K. von Puttkamer und M. Quack, Chem. Phys. 139 (1989) 31. [2] M. Quack und M. Suhm, J. Chem. Phys. 95 (1991) 28. [3] J. Blumberger, L. Oeltjen, M. Quack, Z. Bacic, Y. Qiu und J.Z.H. Zhang, Faraday Discuss. Chem. Soc. 118 (2001); und in Vorbereitung. [4] M. Hippler und M. Quack, Chem. Phys. Letters 314 (1999) 273. [5] M. Hippler, L. Oeltjen und M. Quack, in Vorbereitung. MO 10.6 Mi 17:45 HS 01/E01 Molecular dynamics simulations of water clusters scattering from graphite — •Anna Tomsic1 , Nikola Markovic2 , and Jan ur Quantenoptik, HansB.C. Pettersson3 — 1Max-Planck-Institut f¨ Kopfermann-Str. 1, 85748 M¨ unchen — 2 Department of Physical Chemistry, Chalmers University of Technology, 412 96 G¨oteborg, Sweden — 3 Department of Chemistry, Physical Chemistry, G¨oteborg University, 412 96 G¨oteborg, Sweden Large-scale classical trajectory calculations of (H2 O)n, n 1 ns) statt. Diese detaillierten Kenntnisse lassen eine photoinduzierte R¨ uckreaktion vom transienten Zustand des s-cis-VHF erhoffen. In einem Zwei-Puls- Experiment wurden zwei DHA-L¨osungen gleicher Konzentration und Volumina bestrahlt: L¨osung 1 wurde mit 340 nm- Pulsen bestrahlt bis der Großteil des DHA zum VHF konvertiert war. In L¨osung 2 wurde nach dem UV-Puls, der die Reaktion zum VHF ausl¨ost, ein zweiter, zeitlich verz¨ogerter Puls mit λ = 530 nm (Absorptionsmaximum der transienten Spezies) eingestrahlt, um die Reaktion vom zwischenzeitlich entstandenen s-cis-VHF zur¨ uck zum DHA zu induzieren. Der cw-spektroskopische Vergleich der beiden L¨osungen zeigte, daß in der zweiten L¨osung um mehr als 50 % weniger s-trans-VHF entstand, also die Reversibilit¨at des molekularen Schalters erreicht wurde. MO 11.5 Mi 17:30 HS 15/E07 Quantum Control of Energy Flow in Photosynthesis — •Wendel Wohlleben1 , Jennifer L. Herek2 , Dirk Zeidler1 , and Marcus ur Quantenoptik, Garching, GerMotzkus1 — 1 Max-Planck-Institut f¨ many — 2 Chemical Physics, Lund University, Sweden We present the first application of feedback optimized control to a biological system, namely the 125 kDa light harvesting antenna complex LH2 of Rhodopseudomonas acidophila, a photosynthetic bacteria. The system contains two types of pigment molecules, carotenoid (Car) and bacteriochlorophyll (BChl). Excitation in the Car from absorption of blue-green light is either lost in internal conversion (IC) or saved for photosynthesis by energy transfer (ET) to the BChl. We excite the Car with shaped fs pulses from a non-collinear optical parametric amplifier (525 nm, 30 fs) and monitor the ensuing energy flow by probing the transient absorption kinetics of Car and BChl. These provide feedback for an evolutionary algorithm in a learning loop that optimizes the excitation pulse shape, attaining a 37% change compared to the natural energy partitioning ratio. Additionally we study control fields that differ only in the carrier phase pattern across the pulse and offer evidence of molecular coherence being exploited by the control mechanism. MO 11.6 Mi 17:45 HS 15/E07 A novel technique to determine femtosecond fluorescence lifetimes — •Peter Gilch, Qingrui An, and Wolfgang Zinth — Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen, Oettingenstr. 67, D-80538 M¨ unchen The determination of fluorescence lifetimes in the femtosecond regime relies on optical gates. In the techniques currently employed, optical Kerr gating and fluorescence up-conversion, the fluorescence emission of a sample induced by a pump pulse is imaged onto a non-linear medium. There the interaction of the fluorescence light with a second laser pulse responsible for the optical gating takes place. In the novel technique presented here pump and gate beams cross in the sample. A non-linear Raman process (Raman loss) involving fluorescence photons and gate photons serves as the optical gate. The solvent of the fluorophore constitutes the Raman active material. The practicability of the approach is demonstrated by lifetime measurements on several fluorophores. It is shown that the technique can be employed in the interesting time window from ∼ 100 fs to a few picoseconds. Advantages of this technique as compared to conventional procedures are discussed.

Molek¨ ulphysik

Mittwoch

MO 11.7 Mi 18:00 HS 15/E07 Ultrafast Spectroscopy of C60 — •Mark Boyle1 , C.P. Schulz1 , E.E.B. Campbell2 , and I.V. Hertel1 — 1 Max Born Strasse 2A, 12489 Berlin — 2 G¨oteborg University and Chalmers University of Technology, SE-41296, G¨oteborg, Sweden The C60 cluster is an interesting model system for studying lasermatter interaction. The high degree of symmetry facilitates the studies of a complex system. Photoelectron spectroscopy has illuminated extremely diverse characteristics varying from a solid-like delayed ionization to atom-like Rydberg structure. Laser pulse duration dependence on the photoelectron spectra has shown three distinctive ionization regions, one prompt, direct ionization for pulse durations less than 100 fs is characterized by above threshold ionization peaks. The first thermal region results from electronically hot, but vibrationally cool C60 occurring with laser pulse durations between 100 and 700 fs, and a second thermal region, characterized by electronic emission on the microsecond timescale with significantly lower temperature despite the same laser fluence as compared to the first thermal region and occurs with pulse durations in the range of picoseconds. At relatively low laser intensities, an additional structure was observed on top of the thermal electron distribution. This structure has been attributed to Rydberg Series [1]. This presentation will discuss recent experimental results on the Rydberg structure. [1] Boyle, et al. PRL 87, (27) 3401

MO 11.8 Mi 18:15 HS 15/E07 Hochaufgel¨ oste Rotationskoh¨ arenz-Spektroskopie mit ultrakurzen Laserpulsen — •Christoph Riehn1 , Victor V. Matylitsky1 und Wlodzimierz Jarzeba2 — 1 Institut f¨ ur Physikalische und Theoretische Chemie, Johann Wolfgang Goethe-Universit¨at Frankfurt/M., Marie-Curie-Str. 11, 60439 Frankfurt/M. — 2 Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Ingardena 3, 30-060 Krakow, Polen Verschiedene Schemata f¨ ur hochaufgel¨oste Rotationskoh¨arenzSpektroskopie (RCS) mit 2 ps- und 140 fs-Laserpulsen werden vorgestellt und an Hand ihrer spektroskopischen Ergebnisse f¨ ur große molekulare Systeme verglichen. RCS kann allgemein als eine zeitaufgel¨oste Rotations-Quanten-Schwebungs-Methode angesehen werden. Dabei wird eine Orientierungsanisotropie eines molekularen Ensembles in der Gasphase durch einen oder mehrere ultrakurze linear polarisierte Laserpulse koh¨arent erzeugt (pump) und danach polarisationsempfindlich mit einem weiteren Laserpuls (probe) zeitlich verfolgt. Es werden verschiedene Verfahren zur Detektion vorgestellt, z. B. u ¨ber stimulierte Fluoreszenz , Photoionisation oder einen Vierwellenmischprozeß. F¨ ur das letzte Verfahren im entarteten Fall (Degenerate Four-Wave Mixing) werden Experimente an Benzol in einer Gaszelle bei Raumtemperatur sowie im ¨ Uberschalld¨ usenstrahl diskutiert. Die Ergebnisse k¨onnen mit denen der frequenzaufgel¨osten Rotations-Raman-Spektroskopie verglichen werden.

MO 12 Photoionisation I (gemeinsam mit FV Atomphysik) Zeit: Mittwoch 16:30–18:30 MO 12.1 Mi 16:30 HS 15/E10 Autoionizing Rydberg series nc p51/2 nl [K ]J (l = 0 - 5) of Ne, Ar, Kr and Xe: general trends for the resonance widths. — I D Petrov1,2 , V L Sukhorukov1,2 , and H Hotop1 — 1 Fachbereich Physik, Universit¨at Kaiserslautern, D-67653 Kaiserslautern, Germany — 2 Rostov State University of Transport Communications, 344038 Rostovon-Don, Russia With the aim to elucidate general trends for the autoionizing decay of Rydberg series Rg (nc p51/2nl [K = l ± 1/2]J ) (Rg = Ne, Ar, Kr, and Xe; nc = 2 - 5), converging to the fine structure-excited ionization limit Rg + (nc p51/2 2 P1/2 ), we have carried out calculations of the resonance widths for all l [K ]J series with l = 0 - 5 within the singleelectron Pauli-Fock approach [1]. The l - dependence of the reduced 3 widths Γr = n∗ Γn (n∗ = n − µl ), which is independent of n at large n, is obtained, and the dominant decay paths are characterized. Based on these findings, expressions for a ’generalized’ reduced width Γgr are presented for the l [l ± 1/2]J resonance series in which the main dependence on l is removed and which provide estimates of the autoionization widths towards higher l . The calculated reduced resonance widths are compared with experimental results. [1] I D Petrov, V L Sukhorukov and H. Hotop, J. Phys B. 35 (2002) (accepted) MO 12.2 Mi 16:45 HS 15/E10 Untersuchung des Ne+ 2s2 2p4 3p 4 PJ - Satelliten mit PIFS: Resonanzverst¨ arkte Besetzung und Partialwellenanalyse — •B. Zimmermann1 , K.-H. Schartner1 , S. Mickat1, S. Kammer1 , H. Schmoranzer2 , A. Ehresmann2 und H. Liebel2 — 1 I. Physikalisches Institut der Justus-Liebig-Universit¨at Giessen — 2 Fachbereich Physik der Universit¨at Kaiserslautern Mit photoneninduzierter Fluoreszenzspektroskopie (PIFS) wurde die Erzeugung von Ne Satelliten untersucht. Die Synchrotronstrahlungsquelle der dritten Generation BESSY II erlaubt, dank hoher Aufl¨osung bei gleichzeitig hohem Photonenfluß, eine detaillierte Untersuchung der Ne+ 2s2 2p4 3p 2 , 4PJ - Zust¨ande. Im Falle des 4 PJ − Satelliten, der nur u ¨ber doppelt angeregte Rydbergzust¨ande besetzt wird, war es m¨oglich, sowohl die Ne+ 2s2 2p4 3p 2 P ns,nd - Rydbergserien, als auch die Feinstruktur der 2 P nd -Serie aufzul¨osen. Die beitragenden Feinstrukturkomponenten mit J = 5/2, 3/2 und 1/2 zeigen ein unterschiedliches Verhalten auf den verschiedenen Resonanzen, abh¨angig von deren Feinstruktur. Das Verh¨altnis der Wirkungsquerschnitte entspricht nicht der Statistik. Die Alignmentanalyse ergibt unterschiedliche Partialwellenanteile f¨ ur J = 5/2, 3/2 und 1/2. Es wird versucht Systematiken bei der Resonanzverst¨arkung von Edelgas-Satelliten zu zeigen.

Raum: HS 15/E10 MO 12.3 Mi 17:00 HS 15/E10 Strahlende Zerf¨ alle der (pd,2n)- und (sp,2n-)-doppelt angeregten He-Zust¨ ande — •S. Mickat1 , K.-H. Schartner1 , B. Zimmermann1 , S. Kammer1 , H. Schmoranzer2 , A. Ehresmann2 , H. Liebel2 , R. Follath3 und G. Reichardt3 — 1 I. Physikalisches Institut der Justus-Liebig-Universit¨at Giessen — 2 Fachbereich Physik der Universit¨at Kaiserslautern — 3BESSY mbH Berlin Das He-Atom als fundamentales Drei-Teilchen-Coulomb-System erfreut sich ungebrochenen Interesses. Die Serien doppelt angeregter Zust¨ande werden mit steigender Aufl¨osung vermessen. Ebenso wird die bisherige Annahme, dass die doppelt angeregten Zust¨ande nur u ¨ber Autoionisation zerfallen, derzeit experimentell und theoretisch korrigiert. Vor diesem Hintergrund untersuchen wir unter Anwendung von Undulatorstrahlung bei BESSY II mit spektroskopischen Methoden die strahlenden Zerf¨alle der auf den Absorptionsresonanzen doppelt angeregten Heliumzust¨ande. Im Sichtbaren lassen sich (1snd)-(1s2p)- und (1sns)-(1s2p)Kaskaden beobachten. In diesem Beitrag werden die (pd,25)1 P und die (sp,26-)1 P-Resonanzen behandelt. Gemessene relative Intensit¨aten werden mit Berechnungen aus der Literatur verglichen. MO 12.4 Mi 17:15 HS 15/E10 Mechanismen der Photodoppelionisation von Helium mit 529 eV Photonen — •Alexandra Knapp1 , A. Kheifets2 , I. Bray3 , ossler1 , T. Jahnke1 , J. NickTh. Weber1 , A.L. Landers4 , S. Sch¨ les1 , S. Kammer1 , O. Jagutzki1 , L.Ph.H. Schmidt1 , T. Osipov5 , ocking1, C.L. co*cke5 J. R¨ osch1,6 , M.H. Prior6 , H. Schmidt-B¨ 1 1 und R. D¨ orner — Institut f¨ ur Kernphysik, Universit¨at Frankfurt, Germany — 2 Research School of Physical Sciences and Engineering, Australian National University Canberra, Australia — 3 Centre for Atomic, Molecular and Surface Physics, School of Mathematical and Physical Sciences, Murdoch University, Australia — 4 Dept. of Physics, Western Michigan Univ., Kalamazoo, MI 49008, USA — 5 Dept. of Physics, Kansas State Univ., Cardwell Hall, Manhattan KS 66506, USA — 6 Lawrence Berkeley National Lab., Berkeley CA 94720, USA Wir haben vollst¨andig differentielle Wirkungsquerschnitte f¨ ur die Photodoppelionisation von Helium bei einer Energie von 450 eV u ¨ber der Doppelionisationsschwelle gemessen. Wir haben eine asymmetrische Energieaufteilung zwischen den beiden Elektronen gefunden und einen Anisotropieparameter Beta=2 f¨ ur die sehr schnellen Elektronen und Beta=0 f¨ ur die sehr langsamen Elektronen. Die Winkelverteilungen der Elektronen zeigen, daß die sehr langsamen Elektronen isotrop mit einem Maximum bei 180 Grad emittiert werden, wie man es vom Shakeoff Mechanismus erwartet. Zur gleichen Zeit werden Elektronen mit h¨oherer Energie (20 eV und mehr) 90 Grad zum schnellen Elektron emittiert, was auf einen (e,2e) ¨ahnlichen Stoß hinweist. Alle unsere experimentel-

Molek¨ ulphysik

Mittwoch

¨ len Daten sind in guter Ubereinstimmung mit CCC Rechnungen.

to triple-electron emission. The integrated intensity has the same order of magnitude as in the nonresonant case, which is surprising because here three Auger electrons have to be involved in the decay. This unexpected behaviour can be explained due to the existence of excited states of the doubly charged ion just above the triple ionization threshold. Therefore these states can further decay via emission of a low kinetic energy electron which may in turn interfere with the two electron continuum of the resonant double Auger decay.

MO 12.5 Mi 17:30 HS 15/E10 Evolution of helium double ionization dynamics — •Slobodan Cvejanovic1 , Jens Viefhaus1 , Marco Wiedenh¨ oft2 , Nora 2 1 1 Berrah , and Uwe Becker — Fritz-Haber-Institut der MaxPlanck-Gesellschaft, Faradayweg 4-6, 14195 Berlin, Germany — 2 Department of Physics, Western Michigan University, Kalamazoo, USA We present the results from a most detailed study of the effects of energy sharing on the electron triple differential cross sections (TDCS). The experimental results were analyzed using the global parametrization of Cvejanovic and Reddish, to derive the amplitude parameters, including their relative phase shift, directly from our experimental data measured over a large range of excess energies. The derived double photoionization parameters make it possible to calculate all other properties of DPI at the same photon energy, including their circular dichroism. The circular and linear dichroisms in He are different manifestations of the interference effects between the gerade and ungerade amplitudes, jointly described by the phase difference φ. We demonstrate that the asymptotic behavior of this term governs the specific features of the linear and circular dichroisms in a way that one can introduce an ‘intrinsic handedness’ for the DPI process. The comparison between the data sets taken at different photon energies allow us to derive semi-emrirical formulas for the evolution of the dynamical parameters with the photon energy. This represents the first attempt of obtaining the analytical presentation of the general TDCS in helium with an accuracy that is generally compatible with the present-day experimental accuracies.

MO 12.7 Mi 18:00 HS 15/E10 Double Photo Emission from Surfaces — •Mirko Hattass1 , A. ossler1 , T. Jahnke1 , T. Weber1 , O. Hohn1 , F.U. Czasch1 , S. Sch¨ Hillebrecht2 , A. Morozov2 , J. Kirschner2 , and H. Schmidtur Kernphysik, August-Euler-Str. 6-8, 60488 B¨ ocking1 — 1Institut f¨ ur Mikrostrukturphysik, Weinberg Frankfurt — 2 Max-PLanck-Institut f¨ 2, 06120 Halle The double photo emission process is a very sensitive tool to probe electron dynamics in atoms and molecules. So far only very few experiments exist to investigate this process at solid surfaces which is due to the experimental problem of detecting two photoelectrons in coincidence with a reasonable event rate. We have developed a new type of time-offlight spectrometer based on the ”COLTRIMS”-technique known from gas targets which allows to detect both emerging electrons with a solid angle of nearly 2π up to an energy of about 50 eV. This enables us to measure all angular and energetical combinations of the two photoelectrons created by one photon at once. First measurements on the double photo emission process from a Ag(100) surface will be presented.

MO 12.6 Mi 17:45 HS 15/E10 Triple-electron processes in the decay of core-excited atoms — ´1 , Burkhard Langer2 , •Jens Viefhaus1 , Slobodan Cvejanovic Toralf Lischke1 , and Uwe Becker1 — 1 Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Faradayweg 4-6, 14195 Berlin, Germany — 2 Max-Born-Institut f¨ ur Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie, Max-Born-Straße 2a, 12489 Berlin, Germany We performed measurements on the Auger decay of core-ionized and core-exited Ar atoms at the Ar 2p3/2 →3d resonance to study double and triple ionization processes caused by the Coulomb interaction. Using a multiple time-of-flight analyzer arrangement for electron-electron coincidences, we observe for the first time a double Auger continuum following core electron ionization. Our results show clear evidence for continuously distributed Auger electron intensity over a 150 eV range of kinetic energies. This double Auger decay represents roughly 10 percent of the normal single Auger channels. In case of the resonant Auger decay we also observe a two-electron continuum. The coincidence spectra show however that the intensity is concentrated in the region which must yield

MO 12.8 Mi 18:15 HS 15/E10 The importance of the non-resonant ionization process of Xenon for the formation of Xe2+ after 800 nm short pulse laser interaction. — •R. Wiehle and B. Witzel — Department of Molecular and Optical Physics, Albert-Ludwigs-Universit¨at Freiburg, Hermann-HerderStrasse 3, 79104 Freiburg We investigate a laser intensity dependent simultaneous measurement of electrons and ions produced from photo-ionization of Xenon driven by an 800 nm, 100fs laser pulse from a Ti:Sa laser system. The electron spectra are resolved with respect to kinetic energy and ejection angle. The energy and angular electron spectra obtained allow the identification of the electronic states populated during the ionization process and permit a very detailed characterization of the ionization dynamics. Xe2+ − ions appear at the same laser-intensity when electrons from a non-resonant 9 photon ionization channel are detected. Our proposal is, that a nonresonant ionization process deliver, similarly to an optical tunnelling ionization process, low energy electrons needed for the formation of Xe2+ by a backscattering process.The project is supported by SFB 276-C14

MO 13 Cluster V (gemeinsam mit Fachverband Atomphysik) Zeit: Donnerstag 14:00–15:45 MO 13.1 Do 14:00 HS 01/E01 Oscillations in the photoelectron yield of C70 — •Burkhard umper2 , Rainer Hentges2 , Langer1 , Antony Wills2 , Georg Pr¨ and Uwe Becker2 — 1Max-Born-Institut Berlin, Max-Born-Str. 2A, 12489 Berlin, Germany — 2Fritz-Haber-Institut der Max-PlanckGesellschaft, Faradayweg 4-6, 14195 Berlin, Germany Fullerenes, in particular C60 and C70, are a very specific form of matter causing unexpected behavior even in such matured fields as photoelectron emission. In recent years it has been shown that the partial photoemission cross sections of the two outermost valence shells of C60 show strong oscillations due to the potential in which the corresponding electrons are bound. The frequency of the oscillation is related to the avarage radius of the fullerene molecule, which is for the case of C60 the bucky ball radius. In the case of C70 which has a more egg like shape the average radius of the rotating molecule should cause the oscillating behavior. Former measurements of C70 were not performed at sufficiently close energy intervals in order to prove this assumption. Therefore, a new photoemission experiment of C70 was performed at the beamline BW3 of HASYLAB and the new MBI-Beamline at BESSY II measuring the ratio of the cross sections of the outermost C70 photolines between 40 and 200 eV. The data were fitted by exponentially decaying spherical Bessel functions. The result of such a fit gives the mean radius R of the rotating C70 molecule. The

Raum: HS 01/E01 value is in good agreement with what one would expect from averaging over all three axis of the ellipsoidally shaped fullerene. This corroborates the simple quantum oscillation model used to explain the partial cross section oscillation in fullerenes. MO 13.2 Do 14:15 HS 01/E01 Vibrationsaufgel¨ oste Photoelektronenspektren von vier Isomeren des C− 20 — •Nina Morgner und Bernd v.Issendorff — Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Freiburg, Stefan-Meier-Str. 21, 79104 Freiburg Kohlenstoffcluster k¨onnen aufgrund der Variabilit¨at der KohlenstoffKohlenstoff-Bindung eine Vielzahl von stabilen Isomeren ausbilden, wie durch viele Berechnungen und experimentell z.B. durch Mobilit¨atsmessungen gezeigt worden ist. Diese Isomere k¨onnen sehr unterschiedliche Eigenschaften haben. Deshalb ist es von großem Interesse, Kohlenstoffcluster nicht nur gr¨oßen-, sondern auch isomerenselektiv zu spektroskopieren. Wir stellen hier hochaufgel¨oste Photoelektronenspektren von vier Isomeren des C− 20 vor. Drei davon, das Fulleren, die Schale (Dehydro-Corannulen) und ein planares Isomer (DehydroPerylen), wurden dabei durch Fragmentation chemisch synthetisierter Vorl¨aufermolek¨ ule in einer Gasentladung hergestellt. Das Ringisomer wurde in einer Laserverdampfungsquelle mit nachgeschalteter fl¨ ussigStickstoff-gek¨ uhlter Thermalisierungsstufe produziert. Die vier Isome-

Molek¨ ulphysik re zeigen deutlich unterschiedliche Vibrationsstrukturen, die in guter ¨ Ubereinstimmung mit theoretischen Vorhersagen sind. MO 13.3 Do 14:30 HS 01/E01 Pickup and charging of neutral molecules by cluster impact — •Christoph Gebhardt1 , Thomas Witte1, Vladimir Gridin2 , Hartmut Schr¨ oder1 , and Karl-Ludwig Kompa1 — 1 Max-PlanckInstitut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching — 2 Technion, Haifa, Israel Clusters built from polar molecules like SO2 decay into positively and negatively charged fragments upon collision with a target surface. We recently explained this effect in terms of a pickup of alkali surface adsorbates during the collision, followed by electron delocalization. Here we discuss the co-pickup of polar spectator molecules like H2 O during the surface impact. Of particular interest is the pickup of fluorescein (C20 H10O5 Cl2 ) which may offer new means for the mass spectrometry of bio-molecules. MO 13.4 Do 14:45 HS 01/E01 Infrarot Spektroskopie von Gas-Phasen Metall Clustern — •Gert von Helden, Deniz van Heijnsbergen und Gerard Meijer — FOM Institut Rijnhuizen, Edisonbaan 14, 3439 MN Nieuwegein, Niederlande Durch die Kombination seiner verschiedenen Eigenschaften ist der Freie-Elektronen-Laser FELIX ideal um resonant große Mengen Schwingungsenergie in isolierte Gasphasenteilchen zu pumpen. Diese Energie kann dann Reaktionen ausl¨osen, wie die Emission von Photonen (Fluoreszens), die Abspaltung von Fragmenten (Dissoziation) oder die Emisssion von Elektronen (Ionisation). Durch das Messen dieser IR-lichtinduzierten Prozesse als Funktion der Wellenl¨ange kann dann IR-spektroskopische Information erhalten werden. Wenn FELIX benutzt wird, um stark gebundene Cluster anzuregen, kann die thermische Emission eines Elektrons beobachtet werden. Die IR-laserinduzierte Ionization funktioniert effizient f¨ ur viele Metallkarbid, -oxid und -nitrid Cluster. Durch das Messen der massenselektierten Ionenausbeute als Funktion der Wellenl¨ange kann man die IR-Spektren der Cluster erhalten. Diese Spektren geben Aufschluss u ¨ber die Clusterstruktur und ihre Entwicklung von kleinen Systemen zum Festk¨orper. MO 13.5 Do 15:00 HS 01/E01 Anionen Photoelektronenspektroskopie an bimetallischen Cobalt-Vanadium Clustern — •Axel Pramann1,2 , Atsushi Nakajima1 und Koji Kaya3 — 1Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Keio University, 3-14-1 Hiyoshi, Kohoku-ku, uck, Fachbereich Yokohama 223-8522, Japan — 2 Universit¨at Osnabr¨ Physik, Barbarastr. 7, 49069 Osnabr¨ uck — 3 Institute of Molecular Science, Myodaiji, Okazaki 444-8585, Japan Massenselektierte bimetallische Cobalt-Vanadium Cluster sind mit Hilfe der Anionen Photoelektronenspektroskopie bei 4.66 eV als Funktion ihrer Gr¨osse und Zusammensetzung im gepulsten Molekularstrahl untersucht worden. Neben der Bestimmung von Elektronenaffinit¨aten und ¨ vertikalen Ubergangsenergien wurden die elektronischen Strukturen der

Donnerstag bimetallischen Cluster mit denen der reinen Co-Cluster verglichen. Besondere Bedeutung kommt dem Co12 V Cluster mit einer perfekten Ikosaederstruktur und geringer Reaktivit¨at zu. Die elektronischen Strukturen wurden weiterhin mit H2 -Chemisorptionsraten verglichen. Zwischen elektronischer Struktur und der entsprechenden Reaktivit¨at wurde keine direkte Korrelation beobachtet. Massgeblich f¨ ur das Chemisorptionsverhalten ist die jweilige geometrische Struktur. MO 13.6 Do 15:15 HS 01/E01 Wasserstoffpassivierung von Si− n -Clustern — •Roland Fromherz1 , Eunjung Ko2 , Leeor Kronik2 , James R. Chelikowsky2 und Gerd Gantef¨ or1 — 1 Fachbereich Physik, Universit¨at Konstanz, 78457 Konstanz — 2 Department of Chemical Engineering and Materials Science, Minnesota Supercomputing Institute, University of Minnesota, Minneapolis, Minnesota 55455, USA Kleine Sin -Cluster haben eine andere geometrische und elektronische Struktur als ein Silizium-Festk¨orper. Ein Grund daf¨ ur sind die unges¨attigten Bindungen an der Cluster- Oberfl¨ache“. Wenn diese ” mit Wasserstoff ges¨attigt werden, k¨onnte die Cluster-Struktur der Festk¨orperstruktur ¨ahnlicher werden. Insbesondere k¨onnten die Cluster sehr stabil sein und eine stark vergr¨oßerte Bandl¨ ucke aufweisen. Wir zeigen einen Vergleich experimenteller und theoretisch simulierter Photoelektronenspektren von Sin D− m -Clusteranionen (n = 3 . . . 10, m = 0 . . . 2). Die Bandl¨ ucke verschwindet bei den Monohydriden; bei den Dihydriden liegt sie immer vor, je nach Clustergr¨oße n unterschiedlich ausgepr¨agt. Der Vergleich mit den Simulationsrechnungen zeigt außerdem, daß die Struktur mit maximaler Elektronenaffinit¨at gegen¨ uber derjenigen mit maximaler Bindungsenergie bevorzugt wird. MO 13.7 Do 15:30 HS 01/E01 Photoelektronenspektroskopie an Zink-Clustern — •Margarita Astruc Hoffmann, Gert Wrigge und Bernd v.Issendorff — Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Freiburg, Stefan-Meier-Str. 21, 79104 Freiburg Cluster aus divalenten Metallen zeigen einen Nichtmetall-Metall¨ Ubergang: kleine Cluster sind wegen der abgeschlossenen ¨außeren sSchale van-der-Waals gebunden und weisen eine Bandl¨ ucke zwischen dem gef¨ ullten s-Band und dem leeren p-Band auf. Bei gr¨oßeren Clustern verschwindet aufgrund der Aufweitung der B¨ander diese Bandl¨ ucke, und es bildet sich metallisches Verhalten aus. Um diesen Vorgang n¨aher zu untersuchen, haben wir die elektronische Struktur von massenselektierten Zinkclusteranionen vermessen. Hergestellt wurden die Cluster in einer Gasaggregationsquelle, in der Zink durch Sputtern in einer Magnetronentladung in die Gasphase gebracht wird. Die Gr¨oßenverteilungen der erzeugten positiven und negativen Cluster sind sehr stark strukturiert, was auf eine starke Gr¨oßenabh¨angigkeit der Bindungsenergie schließen l¨aßt. Damit korreliert ist die Gr¨oßenabh¨angigkeit der bei den Clusteranionen beobachteten Bandl¨ ucke. Diese zeigt insgesamt die erwartete Abnahme mit steigender Gr¨oße, dar¨ uber hinaus aber eine ausgepr¨agte Oszillation mit Maxima in der N¨ahe der ”magischen” Gr¨oßen.

MO 14 Femtosekundenspektroskopie V: molekulare Schwingungen Zeit: Donnerstag 14:00–15:45 MO 14.1 Do 14:00 HS 15/E07 Pump-probe spectroscopy in condensed phases: Potentials and dynamics constructed from experiment — •Matias Bargheer1 , Markus G¨ uhr1 , Peter Dietrich2 , and Nikolaus Schwentner1 1 — Experimentalphysik FU-Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin — 2 8031000 Castle Hill Cres., Ottawa ON, K2C 3L7, Canada To explore the power of fs-pump-probe spectroscopy in multidimensional systems, e.g. condensed phases, we investigate a diatomic molecule (I2 ) isolated in a solid rare gas (Kr)[1]. We demonstrate a scheme to derive potentials and dynamics directly from pump-probe spectra. By tuning both pump and probe pulses (30 fs, visible from NOPA) we construct 1D-representations of the excited state surfaces of the I2 molecule in Kr including the dynamic cage potential from the surrounding Kr atoms. The potentials are compared to DIM calculations. For excitation at the gas phase dissociation limit we take snapshots of a mean trajectory by tuning the wavelength of the probe pulse. A very strong coupling of the energy into the Kr solvent can be directly

Raum: HS 15/E07 observed near the outer turning point. The experiment is compared to results from trajectory calculations. From these experiments a deeper understanding of the spectroscopy and simulation of ultrafast molecule-solvent interactions is obtained which may contribute to develop reduced-dimensionality models of multidimensional quantum-dynamics. [1] M. Bargheer, M. G¨ uhr, P. Dietrich and N. Schwentner, scheduled in PCCP, 24, ???? (2001) MO 14.2 Do 14:15 HS 15/E07 Predissociation and Vibrational Energy Relaxation of the I2 Bstate in a Kr-matrix — •Markus G¨ uhr1 , Matias Bargheer1 , 2 ur ExPeter Dietrich , and Nikolaus Schwentner1 — 1 Institut f¨ perimentalphysik, Freie Universit¨at Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin — 2 803-1000 Castle Hill Cres., Ottawa ON, K2C 3L7, Canada I2 B-state predissociation in high pressure rare gas environments at 300 K was studied by the group of A. Zewail and an increase of pre-

Molek¨ ulphysik dissociation with higher rare gas density was found. In contrast, we observe a decrease of predissociation in even more dense low temperature cryogenic-matrices by a factor of twenty compared to the high pressure rates of Zewail. In our experiment, we monitor the vibrational wave-packets by fs-pump-probe spectroscopy. We observe an exponential decrease of the vibrational relaxation rate kvib (E) with E [1], where E is the energy above the B- state crossing with a predissociation state. In contrast, the predissociation rate kp (E) rises in going to lower energy (Nakamura, Landau-Zener). In our modell, energy relaxation transfers population down to energy regions, where kp gets bigger. Predissociation predominantly occurs at energies, where kp =kvib . This actual kp is determined experimentally by probing the predissociated population dynamics. An increase of the actual kp at higher matrix temperature reflects the corresponding rise in kvib in agreement with the modell. The modell resolves the case and provides a general sceme for predissociation in dense media. [1] M.Bargheer, M. G¨ uhr, P. Dietrich and N. Schwentner, PCCP in print MO 14.3 Do 14:30 HS 15/E07 Femtosekundenspektroskopie im mittleren Infrarot zur Dynaorg Lindmik der Schwingungsrelaxation in fl¨ ussigem D2O — •J¨ ner und Peter V¨ ohringer — Max-Planck-Institut f¨ ur biophysikalische Chemie, Arbeitsgruppe biomolekulare und chemische Dynamik, Am Fassberg 11, 37077 G¨ottingen Wir berichten u ussigem D2O ¨ber erste Pump-Probe-Experimente an fl¨ bei Zimmertemperatur im Spektralbereich der intramolekularen ODStreckschwingung mit einer Zeitaufl¨osung von 100 fs. Nach impulsiver Pr¨aparation des Grundtones bei 4 µm offenbaren zeitaufgel¨oste, differentielle Transmissionsspektren im mittleren Infrarot zwei unterschiedliche Zeitskalen, auf denen die Relaxation der Schwingungsanregung stattfindet. Eine ultraschnelle Komponente im Bereich von weniger als 200 fs ist ¨ mit einer unmittelbaren Randomisierung des Ubergangsdipolmomentes f¨ ur den Nachweisimpuls verkn¨ upft. Dieser Befund belegt, dass der Energietransfer bereits zu fr¨ uhesten Zeiten intramolekularer Natur sein muss ulen und vermutlich zur Anregung der Biegeschwingung von D2O-Molek¨ in der Solvath¨ ulle f¨ uhrt. Eine zweite Komponente mit einer Zeitkonstanten von etwa 3 ps entspricht demzufolge der Relaxation des Knickschwingungsquants unter gleichzeitigem Abtransport der Schwingungsanregung aus der unmittelbaren Solvath¨ ulle MO 14.4 Do 14:45 HS 15/E07 Femtosecond mid-infrared photon echo peak shift study of water — •Jens Stenger1 , Dorte Madsen1 , Peter Hamm1,2 , Erik T. J. Nibbering1 , and Thomas Elsaesser1 — 1 Max Born Institut fuer Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie, Berlin-Adlershof — 2 Physikalisch Chemisches Institut, Universitaet Zuerich, Switzerland Femtosecond mid-infrared photon echo spectroscopy enables one to decipher the dephasing and spectral diffusion dynamics of vibrational transitions, giving direct access to solute-solvent coupling strength and fluctuations of hydrogen bonds in liquids. We present the first photon echo peak shift study of the prototypical hydrogen bonded network, liquid water, by studying the O-H stretching vibration in HDO in deuterated water. The solvent fluctuation correlation function consists of components on may time scales. An ultrafast component leads to an ultrarapid dephasing time of 90 fs, as shown by the two pulse photon echo decay [1], whereas the three pulse photon echo peak shift (3PEPS) signal has contributions with picosecond time scales. Fluctuations of local structure of the hydrogen bond network are found to be relatively long lived. Vibrational relaxation of the excited-state of the O-H stretching mode populates a state that is spectroscopically different, thereby strongly altering the 3PEPS signal. As a consequence the 3PEPS signal does not mimic directly the fluctuation correlation function. [1]. Stenger et. al, Phys. Rev. Lett. 87, 027401 (2001). MO 14.5 Do 15:00 HS 15/E07 A New Insight into the Control of Molecular Dynamics in Organometallic Molecules: Interpretation of the Optimized ˇ Pulse Shapes in the Light of sub-40 fs Pulses — •Stefan Vajda, Cosmin Lupulescu, Andrea Merli, and Ludger W¨ oste — In this paper we characterize the ultrafast fragmentation and vibrational dynamics in electronically excited F e(CO)2(NO)2 and

Donnerstag CpM n(CO)3 by means of femtosecond time-resolved multi-photon ionization spectroscopy combined with mass spectrometry. From the transient two-colour multi-photon ionization data, it was possible to determine the lifetimes of parent molecule-ions and their photofragments. The experimentally observed decay times indicates an ultrafast loss of the first ligands taking place on the sub-100 fs time scale. Further we performed a feedback control experiment on the photofragmenting CpM n(CO)3 molecule in order to maximize the yield of a desired ionic product (parent molecule or a chosen intermediate) through pulse modulation. The shaped pulses obtained from optimization can be fully understood on the basis of our recently obtained high resolution pump-probe data exhibiting oscillatory behaviour. The timing of the pulse elements in the optimized pulse forms corresponds exactly the vibrations of electronically excited CpM n(CO)3 parent molecule. The fingerprints of the parent molecule vibrations are clearly resolved on the fragment transients and on the optimized pulse form obtained for the maximum ion yield of CpM n(CO)+ . ˇ Vajda, P. Rosendo-Francisco, C. Kaposta, M. Krenz, C. [1]S. Lupulescu, and L. W¨oste, Eur. Phys. J. D 16, 161 (2001) MO 14.6 Do 15:15 HS 15/E07 Die Rolle verschiedener Normalmoden w¨ ahrend eines internen Konversions–Prozesses untersucht mit zeitaufgel¨ oster koh¨ arenter anti–Stokesscher Raman–Streuung — •Michael Schmitt1, Torsten Siebert1 , Arnulf Materny2 und Wolfgang ur Physikalische Chemie, Universit¨at W¨ urzburg, Kiefer1 — 1 Institut f¨ Am Hubland, D-97074 W¨ urzburg — 2 School of Engineering and Science, International University Bremen, P.O.Box 750561, D-28725 Bremen Die Beobachtung, Beschreibung und Erkl¨arung molek¨ ulinterner Prozesse sind von grundlegender Bedeutung f¨ ur das Verst¨andnis chemischer Reaktionen und biochemischer Prozesse. Es zeigt sich, dass ultraschnelle intramolekulare elektronische Relaxationsprozesse, wie z. B. interne Konversion (internal conversion, IC), in der Photochemie, bei der Photosynthese, dem menschlichen Sehvorgang oder in der Optoelektronik eine entscheidende Rolle spielen. Von besonderem Interesse ist der Einfluss verschiedener Normalmoden auf IC-Raten. Die F¨ahigkeit eines CARS(coherent anti-Stokes) Prozesses selektiv einzelne Normal-Moden abzufragen wurde ausgenutzt, um den Einfluss der Kernbewegung auf einen IC-Prozess zu untersuchen, indem der CARS-Prozess als ein modenselektiver Probeschritt in ein Pump-Probe-Schema eingegliedert wurde. Mittels eines solchen Pump-CARS-Experimentes an β-Carotin, einem Molek¨ ul, das von zentralem Interesse f¨ ur viele biologische Prozesse ist, konnte gezeigt werden, dass die C=C-Streckschwingung als Akzeptormode bei der internen Konversion S1 -S0 fungiert, d. h. der Populationstrans¨ fer beim strahlungslosen Ubergang von der S1 - auf die S0 -Potentialfl¨ache vornehmlich u ¨ber diese Normalmode verl¨auft. MO 14.7 Do 15:30 HS 15/E07 Adaptive Kontrolle transienter stimulierter Raman-Streuung — S. Frey1 , •D. Zeidler1 , G. Stobrawa2, M. Hacker2 , T. Feuur Quantenoptik, Hans-Kopfermannrer2 und M. Motzkus1 — 1MPI f¨ ur Optik und Quantenelektronik, Str. 1, D-85748 Garching — 2 Institut f¨ Universit¨at Jena, Max-Wien-Platz 1, D-07743 Jena Bei der stimulierten Raman-Streuung ultrakurzer Laserpulse treten weitere nichtlineare optische Prozesse auf. Diese unerw¨ unschten Konkurrenzprozesse, zum Beispiel Weisslichterzeugung, weisen eine andere Phasen-und Amplitudenabh¨angigkeit als stimulierte Raman-Streuung von dem anregenden Laserfeld auf. In einem adaptiven Experiment konnte eine optimale Phasenmodulation des Laserpulses fuer die Verst¨arkung der Ramanstreuung gegen¨ uber den Konkurrenzprozessen gefunden werden. Die spektral aufgel¨osten Signalintensit¨aten der verschiedenen optischen Prozesse dienten hier als R¨ uckkopplungssignal f¨ ur einen Optimierungsalgorithmus, der den Pulsformer steuert. Am Beispiel von Methan konnte dabei die Intensit¨at des StokesLichtes bei gleichzeitiger Reduktion des Weisslichts um mehr als eine Gr¨ossenordnung verst¨arkt werden. Als Vergleich diente dabei der Fourier-begrenzte Anregungspuls (Ti:Sa, 811nm, ca. 100µJ). Weiterhin war es m¨oglich, Anti-Stokes-Licht anstatt eines inversen RamanDips zu erzeugen. Eine systematische Untersuchung des Energieflusses in Abh¨angigkeit des Chirps der Anregungspulse ergab, dass die Verteilung der Anregungsenergie auf die verschiedenen Kan¨ale nicht allein durch Intensit¨atseffekte erkl¨art werden kann.

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MO 15 Photoionisation II (gemeinsam mit FV Atomphysik) Zeit: Donnerstag 14:00–16:00 MO 15.1 Do 14:00 HS 15/E10 A comparison of theory and experiment in strong-field ionization of Argon — •R. Wiehle1 , V. Schyja1 , H. Helm1 , B. Witzel1 , and E. Cormier2 — 1 Department of Molecular and Optical Physics, Albert-Ludwigs-Universit¨at Freiburg, Hermann-Herder-Strasse 3, 79104 Freiburg — 2 Univ Bordeaux 1, CELIA, F-33400 Talence, France Momentum distributions of photoelectrons formed from Argon gas exposed to 80fs pulses of a Ti:Sapphire laser are compared with numerical solutions of the time-dependent Schr¨odinger equation. The theory treats the one-electron problem in an empirical potential which precisely reproduces the stationary one-electron excited states of the argon atom[1]. A realistic spatial and temporal distribution of laser intensities in the focal volume is accounted for by the theory and the experimental counting efficiency is explicitly included in the comparison. At intensities ranging from 2x1013 to 7x1013 W/cm2 the experimental distributions reveals complex angular patterns with a strong variation with intensity. All features in the spectra are precisely reproduced by theory. The project is supported by SFB 276-C14 [1] J PHYS B-AT MOL OPT 34,2001,L9 MO 15.2 Do 14:15 HS 15/E10 Spin polarization of resonant Auger in Ar — •Bernd orgy Snell3 , Burkhard Lohmann1,2 , U. Kleimann2 , Gy¨ Langer4 , S. Kanton3 , Nora Berrah3 , M. Martens5 , and Uwe Becker1 — 1Fritz-Haber-Institut der MPG, Faradayweg 4-6, 14195 ur Theoretische Physik, Universit¨at Berlin, Germany — 2 Institut f¨ M¨ unster, 48149 M¨ unster, Germany — 3 Department of Physics, Western Michigan University, Kalamazoo, USA — 4 Max-Born-Institut, Max-Born-Str.2A, 12489 Berlin, Germany — 5 Fachbereich Physik, Freie Universit¨at Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin, Germany We report here on the first spin resolved detection of the resonant Auger electron following Ar 2p → 4s excitation along with corresponding calculations performed by a relaxed orbital method within the relativistic distorted wave approximation. Using linearly and circularly polarised synchrotron radiation we measured the transferred and the dynamical spin polarisation of the resonant Auger electrons. Due to the partial wave composition of these lines, high values for the transferred and low values for the dynamical spin polarisation are expected. Dynamical spin polarisation may be considered as the inverse process of circular dichroism in the angular distribution of photoelectrons from aligned atoms. Therefore, it gives no rise to net effects such as the transferred spin polarisation does. Besides the alignment, large dynamical spin polarisation requires the existence of more than one partial wave with a large phase difference between them. The small dynamical spin polarisation for most Auger transitions due to vanishing relativistic phase shifts indicate that the relativistic interactions in the continuum are also small. MO 15.3 Do 14:30 HS 15/E10 Erstmaliger Nachweis von Quadrupolbeitr¨ agen zur Spinpolarisation von Photoelektronen anhand der Xe-4p Photoionisation — •Tarek Khalil, Bernd Schmidtke, Markus Drescher, Norbert M¨ uller und Ulrich Heinzmann — Universit¨at Bielefeld, Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨atsstr. 25, D-33615 Bielefeld W¨ahrend Nicht-Dipol-Einfl¨ usse f¨ ur die Intensit¨atswinkelverteilung von Photoelektronen wohlbekannt sind und inzwischen selbst f¨ ur relativ geringe Photonenenergien von wenigen 100 eV nachgewiesen wurden, stand deren Beobachtung in anderen Observablen wie der Elektronenspinpolarisation bisher aus. Unsere Messungen der Xe-4p Photoelektronenspinpolarisation nach Anregung mit zirkularpolarisierter Undulatorstrahlung (UE56 bei BESSY) weisen erstmals signifikante Quadrupolbeitr¨age in der Komponente senkrecht zum Photonenspin von mehr als ∼ 3% nach. Sehr viel st¨arkere Dipolbeitr¨age werden durch geeignete Wahl der experimentellen Geometrie und aufwendige Kalibrierverfahren wirkungsvoll unterdr¨ uckt. Der Vergleich mit theoretischen Vorhersagen offenbart eine besondere Empfindlichkeit dieser neuen Meßgr¨oße gegen¨ uber St¨orungen der 4p-Ionisation durch Multikonfigurations-Wechselwirkungen.

Raum: HS 15/E10 MO 15.4 Do 14:45 HS 15/E10 Circular Dichroism in K-shell Ionization from Fixed-in-Space CO and N2 Molecules — •T. Jahnke1 , Th. Weber1 , A. L. Lanossler1 , J. Nickles1 , S. Kammer1 , O. ders2 , A. Knapp1 , S. Sch¨ Jagutzki1 , L. Schmidt1, A. Czasch1 , T. Osipov3 , E. Arenholz4 , ˜o4,5 , D. Rolles4 , F. J. Garc´ia de A. T. Young4 , R. D´iez Muin Abajo4 , C. S. Fadley4,6 , M. A. Van Hove4,6 , S. K. sem*nov7 , N. osch4 , M. H. Prior4 , H. Schmidt-B¨ ocking1, A. Cherepkov7 , J. R¨ orner1 — 1 Institut f¨ ur Kernphysik, University C. L. co*cke3, and R. D¨ Frankfurt, August-Euler Str 6, D-60486 Frankfurt Germany — 2 Dept. of Physics, Western Michigan Univ., Kalamazoo, MI 49008 — 3 Dept of Physics, Kansas State Univ, Cardwell Hall, Manhattan KS 66506 — 4 Lawrence Berkeley National Lab., Berkeley CA 94720 — 5 Donostia International Physics Center, P. Manuel de Lardizabal 4, 20018 San Sebastian, Spain — 6 Department of Physics, University of California, Davis, CA 95616 — 7 State University of Aerospace Instrumentation, 190000 St. We have measured the angular distributions of 1s-photoelectrons excited by circularly and linearly polarized light from fixed-in-space CO and N2 molecules, in the vicinity of their shape resonances. A strong circular dichroism, i.e. a strong dependence on the sense of rotation of the polarization vector of the photons, is found for both molecules. State-ofthe-art one-electron multiple scattering and partially-correlated random phase approximation calculations are in good agreement with many, but not all, aspects of the experimental data. MO 15.5 Do 15:00 HS 15/E10 Circular Dichroism in the Ion Yield of Alanine — •Georg Pr¨ umper, Slobodan Cveanovic, Jens Viefhaus, Toralf Lischke, Daniel Rolles, Oliver Geßner, and Uwe Becker — FritzHaber-Institut der MPG, Faradayweg 4-6, 14195 Berlin, Germany Amino acids have an intrinsic chirality which is the cause of well known effects like optical activity. It has been suggested that photofragmentation of amino acids with circularly polarized light could be a possible mechanism for the creation of an racemic excess. High values for racemic excess of extraterrestrial amino acids were found in the Murchison meteorite. In order to test the hypothesis of enantioselective photodecomposition of free molecules, measurements in the gas phase are neccessary. In our experiment we measured the circular dichroism in the partial and total ion yield of L- and D-amino acid vapour. We used a time-of-flight ion mass spectrometer with pulsed electric fields for the ion extraction and identification of the masses. In the same measurements we were permanently looking for dependencies of the partial ion yield on the helicity of the light, i.e. the circular dichroism (CD) in the partial ion yield. We have determined the ionic fragmentation channels in the VUV region 10eV to 30eV and around the C(1s) edge between 280eV and 310eV . MO 15.6 Do 15:15 HS 15/E10 The complete description of the 4σ −1 inner valence photoionization of NO derived from photoelectron and photoion angular distributions — •Oliver Gessner1 , Yasumasa Hikosaka2 , Bj¨ orn Zimmermann1 , Andreas Hempelmann1 , John Eland2 , Paul-Marie Guyon3 , and Uwe Becker1 — 1 Fritz-Haber-Institut der MPG, Faradayweg 4-6,14195 Berlin, Germany — 2 Physical and Theoretical Chemistry Laboratory, South Parks Road, Oxford OX1 3QZ, UK — 3 Laboratoire des Collisions Atomiques et Mol´eculaires, Universit´e Paris Sud, 91405 Orsay, France We measured molecular frame angular distributions of NO 4σ −1 photoelectrons and photoions after excitation with linearly and circularly polarized light at hν = 40.8eV . The angular correlations of the emitted electrons and ions were analyzed using a new fitting procedure which takes into account all experimental angular resolution effects. For the first time a complete description of the valence photoionization of a heteronuclear molecule was derived from photoelectron and photoion angular distributions. The combination of measurements with linearly and circularly polarized light leads to a unique set of dipole matrix elements and phase differences describing the 4σ −1 inner valence photoioinization of NO. All σ − σ and σ − π dipole transition parameters were simultaneously derived without any additional input from ab initio model calculations. The reliability of the method is estimated using standard fit analysis functions supplying future molecular structure calculations such

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as RPA and LDA with quantitative benchmarks. MO 15.7 Do 15:30 HS 15/E10 High-resolution photoelectron emission from oriented N2 molecules — •Rainer Hentges1 , Daniel Rolles1 , Georg Pr¨ umper1 , Alexander Golovin2 , and Uwe Becker1 — 1 FritzHaber-Institut der MPG, Faradayweg 4-6, 14195 Berlin, Germany — 2 Petersburg State University, Institute of Physics, Petrodvorets, 198904 St. Petersburg, Russia Photoionization of hom*onuclear molecules, in particular of their innermost 1s shells, is a showcase of the coherent superposition of photoelectron waves from two spatially separated atomic sites. There is a very successful approximation of core level photoelectron and Auger electron emission, the one center approximation, which considers the electron emission as being strongly localized. The resulting electron angular distribution is therefore calculated as an incoherent sum of electron waves emitted from both atomic sites. On the other hand, there is evidence for a splitting of the 1s photoelectron lines into gerade and ungerade components [1], a clear signature of delocalized and coherent electron emission. However, model calculations show that if the two components are not resolved, the photoelectron angular distributions in the molecule frame are the same for both cases. Therefore only a high resolution measurement of the molecule frame angular distribution can distinguish between these two models. We have performed such an experiment for N2 at beamline BW3 of HASYLAB. The results are presented and discussed with respect to the coherence properties of the emitted N2: N(1s) photoelectrons. [1] U. Hergenhahn et al., J. Phys. Chem. A 105, 5704 (2001).

MO 15.8 Do 15:45 HS 15/E10 Coherence Phenomena in the Photoelectron Emission from hom*onuclear Molecules — •Daniel Rolles1 , Rainer Hentges1 , ˜ o2 — Georg Pr¨ umper1 , Uwe Becker1 , and Ricardo D`iez Muin 1 Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin, Germany — 2 Donostia International Physics Center, San Sebastian, Spain Photoelectron angular distributions (PAD’s) in the molecule frame have been calculated using the Multiple Scattering in Non-Spherical Potentials (MSNSP) approach for different orientations of the molecular axis with respect to the electric vector of the light. It is shown that using either a coherent or incoherent superposition of the electron flux from both atomic sites leads to the same angular distributions if the two symmetry components gerade and ungerade are unresolved. This has been proven by comparing to recent COLTRIMS data for the N2 (1s) photoemission. However, considering the two components separately, the corresponding PAD’s are markedly different in the coherent model. When choosing the electron emission direction along the electric vector and the orientation of the molecular axis predominantly perpendicular to it, the u-component is suppressed in the PES, whereas choosing a molecular orientation at an angle of 45◦ enhances this component. Newly measured PAD’s are analysed with respect to these predictions and the results favour the coherent emission model strongly. Concerning the separate gerade and ungerade components, the results are also compared to recent TDLDA calculations for the photoelectron angular distributions from randomly oriented N2 molecules. The preliminary analysis shows very good agreement.

MO 16 Experimentelle Techniken Zeit: Donnerstag 17:10–17:40 MO 16.1 Do 17:10 HS 01/E01 Entwicklung einer Quelle f¨ ur (ultra-)kalte Molekularstrahlen — •Karl Zrost und Maarten DeKieviet — Physikalisches Institut, Universit¨at Heidelberg Die optischen Methoden, die so erfolgreich zur K¨ uhlung von Atomen zum Einsatz kommen, k¨onnen nicht einfach auf Molek¨ ule u ¨bertragen werden. Zur Herstellung (ultra-)kalter Molek¨ ule (v < 10 m/s) pr¨asentieren wir in diesem Beitrag eine Molekularstrahlquelle, die auf dem Prinzip einer bewegten D¨ use basiert. Verbesserungen bez¨ uglich der zwei bestehenden Konzepte von Gupta[1] und Loesch[2] werden vorgestellt und erste charakterisierende Messungen gezeigt. [1] Gupta et al, J.Phys.Chem. A, Volume 103, pp. 10670-10673 [2] Loesch, Private communication and www.physik.uni-Bielefeld.de MO 16.2 Do 17:25 HS 01/E01 Quantitativer Nachweis von Stickoxid und die Bestimmung der Temperatur in Hochdruckflammen mittels Laser-induzierter Gitterspektroskopie (LIGS) — •Martin Dillmann und Johannes Heinze — DLR Stuttgart Unter der Vielzahl der laserspektroskopischen Methoden weisen nur wenige die f¨ ur einen quantitativen Nachweis der Minorit¨atenspezies NO in Flammen erforderliche hohe Sensitivit/¨at auf. Populationsgitter-DFWM (DFWM: Degenerate Four-Wave Mixing) wurde im ultravioletten Spektralbereich der NO A-X-Bande zu einem Verfahren zur Konzentrations- und Temperaturbestimmung entwickelt und dabei mit dem linearen Verfahren der laserinduzierten Fluoreszenz (LIF)[2] verglichen. Die Interpretationen bauen auf die von klas¨ sischen Ableitungen [Danehy95] in Ubereinstimmung mit dem Ergebnis einer quantenmechanischen (st¨orungstheoretischen) Ableitung [Abrams78] ermittelten funktionalen Ausdr¨ ucke f¨ ur das Signalverhalten der

Raum: HS 01/E01 Streuung am (ab initio) Populationsgitter (PG) auf. Ein Schl¨ usselparameter f¨ ur die Pr¨azission der Auswertung der DFWM-Spektren ist daher die exakte Kenntnis des S¨attigungsgrades der gemessenen Spektren. F¨ ur eine genaue Bestimmung des S¨attigungsgrades wurde ein computergest¨ utztes Verfahren entwickelt. Erstmals wurden Temperaturen im Abgas von atmosph¨arischen Laborflammen anhand von ges¨attigten NODFWM-Spektren ermittelt (Pr¨azission: dT = 5Prozent. Neben der Temperatur wurde mittels der entarteten Vierwellenmischung auch die Konzentration der Minorit¨atenspezies NO ermittelt. W¨ahrend in atmosph¨arischen Wasserstoff-Luftflammen mittels DFWM NO-Konzentration von etwa [NO] = 5 ppm detektierbar sind, liegt die Sensitivit¨at in CH4 /Luftflammen durch einen koh¨arenten Untergrund bei DFWM nur bei 15 ppm. Bei DFWM gewinnen bei hohem Druck thermische Gitter consequens-Gitter) zunehmend an Bedeutung. Das hohe Potenzial des Streusignals an thermischen Gittern f¨ ur die Hochdruckverbrennungsdiagnostik zeigten erstmals Ergebnisse der Untersuchungen an dem Radikal OH im Abgas einer Hochdruckflamme [3]. [1] M. TH. DILLMANN, J. HEINZE, AND W. STRICKER ”Temperature Determination in Flames from Saturated DFWM Spectra of the A-X(0-0) System of NO”, Proceedings of the XV European CARS Workshop 1996, Sheffield, p. A10, (1996) High Temperature Science Laboratories, Chemistry Department, University of Sheffield, S3-7HF England [2] A. O. VYRODOV, J. HEINZE, M. DILLMANN, U. E. MEIER AND W. STRICKER, Appl. Phys. B. 61, 409-414, (1995) ”Laserinduced fluorescence thermometry and concentration measurements on NO A-X (0-0) transitions in the exhaust gas of high pressure CH4/air flames” [3] H. LATZEL, A. DREIZLER, T. DREIER, J. HEINZE, M. DILLMANN AND W. STRICKER, G. M. LLOYD AND P. EWART Appl. Phys. B 67, 667-673 (1998) ”Thermal grating and broadband degenerate four-wave mixing spectroscopy of OH in high pressure flames.”

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MO 17 Femtosekundenspektroskopie VI: Kristalle und Nanopartikel (gemeinsam mit FV Q) Zeit: Donnerstag 16:30–17:30 MO 17.1 Do 16:30 HS 15/E07 Femtosecond laser-induced surface structures on ionic crystals — •Florenta Costache, Matthias Henyk, and J¨ urgen Reif — BTU-Cottbus, LS Experimentalphysik II, Universit¨atsplatz 3-4, 03044 Cottbus, Deutschland After the ablation of ionic crystals with femtosecond laser pulses, the crater morphology was examined ex-situ by optical, scanning electron and atomic force microscopes. In BaF2 and CaF2, at moderate laser intensities and several thousand laser shots periodic surface structures (ripples) occurred at the crater bottom. A ripple pattern with a period of 600-1200 nm was found parallel to the beam polarization and dependent on the laser intensity. A second finer pattern was observed running perpendicular on the first one with a period of about 200-300 nm. The structure period was insensitive to the angle of incidence variation. The ripple development was investigated by increasing the number of shots, corresponding to an increase in the structure modulation depth. Tof mass spectrometer measurements performed during the structure creation showed in all cases a strong emission of fast ions. The fact that the surface is electrostatically decomposed by Coulomb explosion calls into question thermal effects as the origin of the ripples. Furthermore, the influence of interference patterns on the ablated spot and the dynamics of the surface relaxation were investigated by a twobeam experiment. We conclude that the crater morphology suggests self-organization mechanisms for the surface relaxation upon ablation. MO 17.2 Do 16:45 HS 15/E07 Elektron-Loch Dynamik in Quantum Dot Quantum Well Nanopartikeln CdS/HgS/CdS — •Markus Braun1,2 , Mona Mohamed1 , Stephan Link1 , Clemens Burda1 und Mostafa A. ElSayed1 — 1 School for Chemistry and Biochemistry, Georgia Institute of ur BioMolekulare Optik, Technology, Atlanta GA, USA — 2 Lehrstuhl f¨ LMU M¨ unchen, Oettingenstr. 67, 80538 M¨ unchen An Halbleiter Nanopartikeln beobachtet man eine gr¨oßenabh¨angige Verschiebung der elektronischen Zust¨ande aufgrund des Quantum Confinement Effekts, wenn die Partikelgr¨oße im Bereich des exzitonischen Radius liegt. Es ist durch quasi-epitaktische Synthese dieser Nanopartikel nun m¨oglich zwiebelartige Schichtstrukturen unterschiedlicher Halbleitermaterialen im Nanometerbereich in L¨osung herzustellen, sogenannte Quantum Dot Quantum Wells (QDQW). Wir zeigen cw- und fszeitaufgel¨oste Absorptions- und Fluoreszensspektren verschiedener QDQWs im Sichtbaren und IR Spektralbereich und vergleichen die gemesse¨ nen spektralen Lagen und Raten der exzitonischen Uberg¨ ange mit theo-

Raum: HS 15/E07 retischen Modellen. MO 17.3 Do 17:00 HS 15/E07 Pikosekundenlaserstudien des nichtlinearen Absorptionsverhaltens von F2− Farbzentren in LiF Kristallen — •Oliver Lammel1 , Alfons Penzkofer1 und Taiju Tsuboi2 — 1 Institut II - Experimentelle und Angewandte Physik, Universit¨at Regensburg, Universit¨atsstrasse 31, D-93053 Regensburg — 2 Faculty of Engineering, Kyoto Sangyo University, Kamigamo, Kita-ku, Kyoto 603-8555, Japan Das Absorptionsverhalten von F2− Farbzentren in LiF Kristallen infolge der Einzelimpulsanregung mit einem phasengekoppelten NdGlaslasersystem (Wellenl¨ange 1054 nm, Pulsdauer 6 ps) wird studiert. Die Farbzentrendichte, der Grundzustandsabsorptionswirkungsquerschnitt und der Absorptionswirkungsquerschnitt des ersten angeregten Zustands werden ermittelt durch Fittung der experimentellen Transmissionswerte mit numerischen Simulationsrechnungen. Bei hohen Pumplaserenergiedichten (> 1Jcm−2 ) wird eine Reduzierung der Ausbleichung der Pumplaserabsorption beobachtet, welche durch Zweiphotonengrundzustandsabsorption anderer Farbzentren (insbesondere vom N1 -Band der F4 -Farbzentren) im untersuchten Kristall bewirkt wird. MO 17.4 Do 17:15 HS 15/E07 Zeitaufgel¨ oste Untersuchungen der laserinduzierten Deformation von Silber-Nanopartikeln mit breitbandigen Femtosekunden-Impulsen — •Gerhard Seifert, Jens Lange, Alexander Podlipensky, Klaus-J¨ urgen Berg und Heinrich Graener — Fachbereich Physik, Martin-Luther-Universit¨at Halle-Wittenberg, 06099 Halle(Saale) Bestrahlt man metallische Nanopartikel in Dielektrika mit ultrakurzen Laserimpulsen geeigneter Intensit¨at und einer Wellenl¨ange in der N¨ahe der Resonanz der Oberfl¨achenplasmonen der Partikel, so kann man diese ohne die Matrix zu besch¨adigen dauerhaft deformieren. Bei den von uns untersuchten Silber-Nanopartikeln in Glasmatrix entstehen im Falle linearer Polarisation der anregenden Laserimpulse (λ = 400nm, tp = 130f s) nicht-sph¨arische Nanopartikel mit bevorzugter Ausrichtung, deren modifizierte Plasmonenbanden makroskopischen Dichroismus bewirken; hier wie auch bei Verwendung zirkularer Polarisation bildet sich zus¨atzlich eine Zone kleiner Partikel um das Zentralteilchen herum. Wir untersuchen die ultraschnelle Dynamik der zugrunde liegenden, auf einer Zeitskala von Femto- bis zu einigen Nanosekunden ablaufenden Prozesse mit Pump-Probe-Spektroskopie, seit kurzem auch unter Verwendung breitbandiger (”supercontinuum probe”) Impulse, deren erste Ergebnisse in diesem Beitrag vorgestellt und diskutiert werden.

MO 18 Photoionisation III (gemeinsam mit FV Atomphysik) Zeit: Donnerstag 16:30–17:30 MO 18.1 Do 16:30 HS 15/E10 Ionenspektroskopie am HCl+ Ion - Ein neuer Zugang zur Bindungsenergie des neutralen HCl — •Michael Michel1 , Mikhail ur CheV. Korolkov1,2 und Karl-Michael Weitzel1 — 1Institut f¨ mie, FU Berlin — 2 National Academy of Sciences of Belarus, Minsk Die hochaufl¨osende Spektroskopie kleiner Molek¨ ul-Ionen hat in den vergangenen Jahren wertvolle Informationen u ¨ber die Eigenzust¨ande, sowie die Fein- und Hyperfein-Wechselwirkungen in diesen Ionen geliefert. Ein wesentlicher Vorteil ist dabei die sehr hohe Empfindlichkeit von Ionentechniken. Es ist relativ einfach ein einzelnes Ion nachzuweisen, jedoch sehr schwer ein einzelnes neutrales Molek¨ ul nachzuweisen. In diesem Beitrag zeigen wir, daß die Ionenspektroskopie dar¨ uberhinaus Informationen u ul liefern kann, die u ¨ber das neutrale Molek¨ ¨ber Neutralexperimente nicht in der gew¨ unschten Genauigkeit zug¨anglich sind. Als Beispiel diskutieren wir Pr¨adissoziationsspektren des HCl+ Ions [1], aus denen wir eine Bindungsenergie des HCl+ mit Do = 37536.7 ± 0.5 cm−1 abgeleitet haben. Durch Kombination mit publizierten Ionisierungsenergien erhalten wir einen neuen Wert f¨ ur die Bindungsenergie des neutralen HCl von Do = 35747.4 cm−1 ± 1.9 [2]. Dieser Wert weicht deutlich (> 10 cm−1 ) von thermochemischen Tabellenwerken ab.

Raum: HS 15/E10 [1] M. Michel, M.V. Korolkov, M. Malow, K. Brembs, und K.-M. Weitzel, PCCP, 3, 2253, (2001). [2] M. Michel, M.V. Korolkov, und K.-M. Weitzel, in Vorbereitung MO 18.2 Do 16:45 HS 15/E10 Photodissociation Dynamics of BrCl Studied by Wavelength Dependent Ion Imaging — •Marco Beckert1 , Eloy R. Wouters1 , Eckart Wrede2 , Andrew J. Orr-Ewing1 , and Michael N.R. Ashfold1 — 1 University of Bristol, Department of Physical and Theoretical Chemistry, Cantock’s Close, Bristol BS8 1TS, UK — 2 University of Durham, Department of Chemistry, South Road, Durham DH1 3LE, UK Results of high-resolution ion imaging experiments on the photodissociation dynamics of BrCl at numerous excitation wavelengths in the range 320 − 560 nm will be presented. Image analysis provides the electronic branching into the two active product channels Br(2P3/2 ) + Cl(2 P3/2) and Br(2P3/2 ) + Cl(2 P1/2) as well as the recoil anisotropy of each set of products as a function of initial BrCl ground state vibrational excitation and dissociation energy. These results then allow the deconvolution of the (separately measured) parent

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absorption spectrum into contributions associated with a parallel excitation (∆Ω = 0) to the B 3Π(0+ ) state and a perpendicular excitation (∆Ω = ±1) to the A 3 Π(1) and C 1 Π(1) state. MO 18.3 Do 17:00 HS 15/E10 Untersuchung von Umlagerungsreaktionen in aromatischen Ionen mit Hilfe der IR/UV-Doppelresonanzspektroskopie — •M. Gerhards, A. Jansen, C. Unterberg und A. Gerlach — Institut f¨ ur Physikalische Chemie und Elektrochemie I, Heinrich-HeineUniversit¨at D¨ usseldorf Strukturen isolierter aromatischer Kationen werden mit Hilfe verschiedener IR/UV-Doppelresonanztechniken (IR/PIRI = IR/Photo Induced Rydberg Ionization; IR-Photodissoziation) u ¨ber die Analyse der CH-, NH- oder OH-Streckschwingungen in Kombination mit ab initio Rechnungen analysiert. Die verwendeten spektroskopischen Methoden sind massen-, isomeren- und zustandsselektiv und k¨onnen zur Analyse von Clusterkationen aus Aromaten und Wasser eingesetzt werden. Im Fall des isolierten 4-Aminophenol(H2 O)+ -Kations gelang es, eine Umlagerungsreaktion im Ion zu beobachten, wobei das Wasser entweder u ¨ber die OHoder NH-Gruppe des Aromaten gebunden wird. Eine entsprechende Umlagerung konnte im Fall eines Isomers des 3-Aminophenol(H2 O)+ -Kations nicht beobachtet werden. Das unterschiedliche Verhalten der verschiedenen Cluster l¨asst sich durch ab initio und DFT-Rechnungen entlang m¨oglicher Reaktionspfade erkl¨aren. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die experimentell ermittelten stark anharmonischen Schwingungsfrequenzen der wasserstoffbr¨ uckengebundenen NH- und OH-Gruppen sehr gut durch die Eigenwerte wiedergegeben werden, die mit Potentialen aus CASSCF/CASPT2-Rechnungen entlang der Protonentransferkoordina-

ten erhalten wurden. MO 18.4 Do 17:15 HS 15/E10 Weisslicht induzierte Dissoziation von Toluen — •A. M¨ uller1 , C.G.J.C. Uiterwaal2 , J. Wanner3 , K.-L. Kompa3 und B. Witzel4 — 1 JILA, University of Colorado and National Institute of Standards and Technology, Boulder, CO 80309-0440, USA — 2 Department of Physics and Astronomy, University of Nebraska-Lincoln, B61 Behlen Lab, ur Quantenoptik, HansNE 68588-0111, USA — 3 Max-Planck Institut f¨ Kopfermann-Strasse 1, 85748 Garching — 4Department of Molecular and Optical Physics, Albert-Ludwigs-Universit¨at Freiburg, Hermann-HerderStrasse 3, 79104 Freiburg Die Wechselwirkung von Molek¨ ulen mit Laserlicht hoher Intensit¨at in der Gasphase unter stossfreien Bedingungen f¨ uhrt zu einer Reihe von interessanten und unerwarteten Effekten. So ist die Dissoziation von Molek¨ ulen keine einfache Funktion der Intensit¨at, Frequenz oder Pulsdauer des verwendeten Lasers sondern kann unter anderem auch sehr stark von der spektralen Bandbreite des Lasers abh¨angen [1]. Wir untersuchen die Dissoziationsprozesse von Toluen bei λ = 800 nm, τ = 80 fs. Wenn die spektrale Bandbreite des Lasers durch eine Selbsphasenmodulation am Eintrittsfenster des verwendeten Flugzeitmassenspektrometers vergr¨ossert wird, beobachten wir eine extreme Fragmentierung des Molek¨ uls. Unsere Rechnungen zeigen, dass eine mit der Weisslichterzeugung verbundene Selbsfokussierung des Lasers keine Ursache f¨ ur diese Beobachtungen sein kann. Wir vermuten, dass stimulierte Ramanprozesse f¨ ur dieses Verhalten verantwortlich sind. [1] A. M. M¨ uller, B. Witzel, C. J. G. J. Uiterwaal, J. Wanner and K.-L. Kompa, PRL 87(2001) in production

MO 19 Poster II (Energietransfer, Reaktionen, Photoionisation, Femtosekundenspektroskopie, ultrakurze Pulse) Zeit: Donnerstag 17:30–19:30 MO 19.1 Do 17:30 Schloss Ab initio Molekulardynamiksimulationen chemischer Reaktionen von Precursormolek¨ ulen — •Georg Rollmann und Peter Entel — Gerhard-Mercator-Universit¨at Duisburg, Fakult¨at f¨ ur Naturwissenschaften, Institut f¨ ur Physik Die selbst bei elementaren Gasphasenreaktionen von Precursormolek¨ ulen zur Bildung von Nanopartikeln auftretenden Reaktionsmechanismen sind oftmals zu komplex, als daß man geeignete Potentialfl¨achen sol¨ cher Reaktionen erstellen bzw. relevante Ubergangszust¨ ande auf diesen Fl¨achen lokalisieren k¨onnte. Die Modellierung einzelner Reaktionsschritte mit Hilfe von Molekulardynamiksimulation stellt eine Alternative zur Berechnung von Energiebarrieren im Rahmen der Transition State Theorie dar. Thermodynamische Gr¨oßen wie Temperatur und Druck k¨onnen in nat¨ urlicher Weise ber¨ ucksichtigt werden. Bei den von uns im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie durchgef¨ uhrten Simulationen stellt sich heraus, daß sich Energiebarrieren mit einer Genauigkeit berechnen lassen, die mit der von quantenchemischen, statischen Methoden vergleichbar ist. MO 19.2 Do 17:30 Schloss Photofragmentation von ClO und BrO — •Roman Flesch, J¨ urgen Plenge, Sven K¨ uhl, Miriam Klusmann und Eckart R¨ uhl — Fachbereich Physik, Universit¨at Osnabr¨ uck, Barbarastr. 7, 49069 Osnabr¨ uck. Die Halogenoxide Chlormonoxid (ClO) und Brommonoxid (BrO) sind Radikale, die eine Schl¨ usselrolle im atmosph¨arischen Spurengasbudget spielen. Ihre Photofragmentation im nahen UV liefert freie Atome, die in der Atmosph¨are zu nachfolgenden Prozessen, wie zum Auf- und Abbau von Ozon, f¨ uhren k¨onnen. Photoprozesse von ClO und BrO werden in einem Laborexperiment charakterisiert. Die Radikale werden in einem Str¨omungssystem pr¨apariert und mit einem gepulsten Farbstofflaser im nahen UV (λ = ¨ 240 nm − 310 nm) optisch angeregt (Ubergang X2 Π → A2 Π). Die gebildeten Photoprodukte (O(3 P), O(1D), Cl(2 P), Br(2P)) werden nachfolgend mit zeitkorrelierter, dispergierter Vakuum-Ultraviolett (VUV)Strahlung (10 eV < hν < 25 eV) ionisiert und in einem Flugzeitmassenspektrometer nachgewiesen. Die Durchstimmbarkeit der VUVStrahlung erm¨oglicht es, durch Ausnutzung von Autoionsationsresonanzen den Quantenzustand der gebildeten Photoprodukte zu bestimmen. Aus den relativen Intensit¨aten der massenspektrometrischen Si-

Raum: Schloss gnale k¨onnen zus¨atzlich die absoluten Photoionisationsquerschnitte der Produkte gewonnen werden. Damit ergibt sich u. a. erstmals ein Zugang zur Charakterisierung der Ein-Photonen-Ionisation freier Atome in angeregten Valenzzust¨anden. MO 19.3 Do 17:30 Schloss 3D-Imaging - Charakteristika eines Molekularstrahles und Winkelverteilung von NO + nach Photoionisation von NO (A2Σ+ 1/2 ) — •Oliver Ott1, Tina S. Einfeld1 , Alexei Chichinin2 , Chriur Physikalische stof Maul1 und Karl-Heinz Gericke1 — 1 Institut f¨ und Theoretische Chemie, Technische Universit¨at Braunschweig, 38106 Braunschweig, Deutschland — 2Institute of Chemical Kinetics and Combustion, 630090 Novosibirsk, Russia Es wurde eine neue Methode entwickelt, um die aus dem Elektronenr¨ uckstoß resultierende dreidimensionale Impulsverteilung von Photoionen nach resonanzverst¨arkter Multi-Photonen-Ionisation (resonance enhanced multi-photon ionisation, REMPI) in Kombination mit einem kalten Molekularstrahl zu untersuchen. Hierzu wurde ein neuartiger ortsaufl¨osender Teilchendetektor (delay line detector, DLD) kombiniert mit Flugzeitmessungen (time of flight, TOF) eingesetzt. Die Methode wurde angewandt, um die β2 - und β4 -Anisotropie-Parameter der Winkelverteilung von NO + -Ionen bei der Photoionisation von NO (A2Σ+ 1/2 , N = 0, 1, 2, 3) bei 226 nm zu bestimmen. Außerdem bietet diese Technik ausgezeichnete M¨oglichkeiten, Eigenschaften des Molekularstrahles zu ermitteln. Auf diese Weise wurden die Geschwindigkeitsverteilung sowie Translations- und Rotationstemperatur von NO/X-Gemischen (X = Ar, He, N2 ; xN O ≈ 10−4 ) im Molekularstrahl bestimmt. MO 19.4 Do 17:30 Schloss Photoionisation von kalten Heliumatomen — •Robert Jung1 , Stefan Gerlach1 , Ulli Eichmann2 und Gebhard von Oppen1 — 1 TU Berlin, Institut f¨ ur Atomare Physik und Fachdidaktik, 10623 Berlin — 2 Max Born Institut, Max Born Str 2a, 12489 Berlin Die Photoionisation lasergek¨ uhlter gespeicherter atomarer Ensembles in der N¨ahe der Einfachionisationsschwelle f¨ uhrt f¨ ur geeignete Parameter zur Ausbildung eines kalten neutralen Plasmas 1 . Bei diesem neuartigen Plasmazustand sind unter anderem Rekombinationsprozesse interessant, die zur Bildung von Rydbergatomen f¨ uhren 2 . Wir stellen Experimente vor, bei denen wir die in einer magnetooptischen Falle gespeicherten

Molek¨ ulphysik kalten metastabilen He-Atome mit einem gepulsten frequenzverdopppelten Farbstofflaser bei 260nm bestrahlen. F¨ ur Wellenl¨angen unterhalb der Ionisationschwelle erzeugen wir ein kaltes Gas aus Rydbergatomen, oberhalb der Ionisationsschwelle wird durch Photoionisation ein kaltes neutrales Plasma erzeugt. Wir diskutieren erste Ergebnisse. 1) T.C. Killian et al., Phys. Rev. Lett 83, 4776 (1999). 2) T.C. Killian et al., Phys. Rev. Lett 86, 3759 (2001). MO 19.5 Do 17:30 Schloss Untersuchung der unimolekularen Fragmentation polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe — •Michael Lenski1 , Adalbert Ding1 , Christian Lenski1 , Chava Lifsh*tz2 , Tillmann Maerk3 und Sarah Matt3 — 1 Technische Universit¨at Berlin, Optisches Institut, Sekretariat P1-1, Strasse des 17. Juni 135, 10623 Berlin — 2 Dept. Physical Chemistry, The Hebrew University, Jerusalem ur Ionenphysik, Universit¨at Innsbruck, 91904, Israel — 3 Institut f¨ ¨ Technikerstr. 25, 6020 Innsbruck, Osterreich Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs) gelten als Tr¨ager der infraroten interstellaren Emissionsbanden. Molekulare Photodissoziation und Strahlungsrelaxation stellen dabei konkurrierende Prozesse dar. Am Berliner Elektronenspeicherring BESSY wurden verschiedene Substanzen auf ihre Photostabilit¨at hin untersucht. Die Substanzen wurden hierzu in die Gasphase u uhrt und mit Photonen im Energiebereich ¨ berf¨ von 10 eV bis 30 eV angeregt. Das Fragmentationsverhalten wurde mittels Flugzeitmassenspektroskopie untersucht. Auftrittsenergien f¨ ur die gr¨oßeren Photofragmente (M-Hx), (M-C2 H2), etc. wurden bestimmt. Ferner wurden die experimentell ermittelten Breakdownkurven mit Modellrechnungen verglichen. MO 19.6 Do 17:30 Schloss Three-Particle Decay of Rydberg Molecules of Triatomic Hydrogen. — •Ulrich Galster, Patrick Kaminski, Hanspeter Helm, and Ulrich M¨ uller — Fakult¨at f¨ ur Physik, Univ. Freiburg, Herman-Herder-Str.3, D-79104 Freiburg Experimental correlation maps of the final-state atomic momentum vectors are obtained for the three-particle decay of neutral triatomic hydrogen. The photofragment spectrometer developed at Freiburg [1] collects triple coincidences of H(1s)+H(1s)+H(1s) atoms on multi-hit, time- and position-sensitive detectors following selective laser excitation of Rydberg molecules of H3 . The correlation maps provide a most direct view of how a neutral Rydberg molecule enters into the neutral dissociation continuum at molecular distances and how it emerges from this continuum at the separated atom limit. Complex patterns of preferred predissociation which sensitively depend on the initial rovibronic state and its energy are observed. Our state-selective approach provides a stringent test of the quality of any theoretical treatment of the e+H3+ problem and its applicability to predict a reliable cross section for dissociative recombination [2]. Research supported by the DFG (SFB 276 TP C13). [1] U. M¨ uller, Th. Eckert, M. Braun and H. Helm, Phys. Rev. Lett. 83, 2718 (1999). [2] V. Kokoouline, C. H. Greene, and B. D. Esry, Nature 412, 891 (2001). MO 19.7 Do 17:30 Schloss Direct Observation of the Steric Effect in Penning Ionisation − Reaction of Oriented Ar∗ (3 P2,0 )+CHCl3 →CHCl+ 2 +Cl+e +Ar — •Masanori Yamato, Seiki Okada, Victor Wei-Keh Wu, Hiroshi Ohoyama, and Toshio Kasai — Department of Chemistry, Graduate School of Science, Osaka University, Toyonaka, Osaka 5600043, Japan Steric effect in Penning ionization of oriented Ar∗(3 P2,0 ) + − + Ar has been directly observed at CHCl3 →CHCl+ 2 +Cl + e Erel =0.13eV. CHCl+ 2 ions were measured for H-end, CCl3 -end and sideways orientations. The steric opacity function reveals that CCl3 -end orientation is more favorable than H-end, and the sideways approach is to be more favorable than collinear approaches with both ends. There is Good correlation between the Penning ionization anisotropy and electron density distribution of the 2a2 hom*o orbital of CHCl3 around the sideways, by ab initio calculation with QCISD level on the 6-31+G(d) basis sets of GAUSSIAN-98. The exp. ion densities are CCl3 -end sideways H-end, though the existence of node of the molecular orbital and local max. of the closest distance at the coaxial approaches rather don’t prefer the collinear approach with CCl3-end. The Penning ionization can probe

Donnerstag well the spatial shape of molecular orbitals. The anisotropies of interaction and electron density distribution of the molecular orbital around the impact parameter near zero should be further investigated. Ref. J.C.P.113, 6673 (2000). *Victor Basic Research Laboratory e.V., Bielefeld, Germany, http://www.uni-bielefeld.de/˜fkure, with full financial aids of JSPS in 1999-2000 (No.L99536). MO 19.8 Do 17:30 Schloss Time-resolved photoelectron spectroscopy of the I− + CH3 I symmetric SN 2-reaction — •R. Wester, A. E. Bragg, A. V. Davis, and D. M. Neumark — Department of Chemistry, University of California Berkeley, Berkeley CA 94720, USA The bimolecular symmetric nucleophilic substitution (SN 2) reaction of iodine anions with methyl iodide has been studied in real time using femtosecond photoelectron spectroscopy. At time zero a femtosecond − pump pulse dissociates the I− 2 bond in the precursor complex I2 (CH3 I), thereby initiating the (SN 2) reaction. The reaction dynamics are probed by photodetaching with a second femtosecond pulse and recording the photoelectron kinetic energy spectra for various delay times. Several dynamical features are observed in the experiment: Within 100 fs of the pump pulse, I− ions are found in the vicinity of CH3I. Part of the I− flux rebounds and pulls away within 1 ps; the remaining flux forms a vibrationally excited I− CH3 I complex that decays within tens of picoseconds back to I− + CH3 I. These results will be compared to recent theoretical work for the Cl− + CH3Cl reaction. MO 19.9 Do 17:30 Schloss Femtosekunden-Dynamik in elektronisch angeregten Ag(NH3 )n Clustern — •Lukas Hesse, Volker Stert, C. P. Schulz und Wolfgang Radloff — Max-Born-Institut, Max-Born-Str. 2A, D12489 Berlin, Germany Die Lebensdauer des ersten angeregten elektronischen Zustandes von ur den L¨osungsprozeß von Ag(NH3 )n Clustern – einem Modellsystem f¨ Metallen in polaren Fl¨ ussigkeiten – wurde in Pump-Probe Experimenten mit Femtosekunden-Laserimpulsen bestimmt. F¨ ur unterschiedliche Bedingungen der Clusterbildung wurden zwei charakteristische Clusterverteilungen erhalten. Bei der dominierenden Clusterverteilung nimmt die Lebensdauer von 25 ps f¨ ur n=2 auf etwa 1 ps f¨ ur n=3 ab, variiert jedoch f¨ ur n≥4 nur leicht zwischen 400 und 800 fs. F¨ ur die andere Clusterverteilung – erzeugt durch spezielle Expansionsbedingungen in der gepulsten D¨ use – wurde ein Ag(NH3)6 Isomer mit einer drastisch erh¨ohten Lebensdauer ( > 1ns ) beobachtet. Die erhaltenen experimentellen Ergebnisse werden mit Hilfe entsprechender theoretischer Arbeiten interpretiert sowie mit der Dynamik von angeregten Na(NH3)n Clustern verglichen. MO 19.10 Do 17:30 Schloss Quantum effects in a molecular oscillator strongly coupled to a bath: I2 in Kr solids — •Markus G¨ uhr1 , Matias Bargheer1 , Peter Dietrich2 , and Nikolaus Schwentner1 — 1 Experimentalphysik FU-Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin — 2 803-1000 Castle Hill Cres., Ottawa ON, K2C 3L7, Canada The I2 molecule isolated in Kr solids is a realization of an anharmonic oscillator strongly coupled to a bath of Kr atoms. We derive the vibration frequency ωe , anharmonicity ωe xe and energy dissipation dE/dt by femtosecond pump-probe spectroscopy of wave packet dynamics. The strong coupling leads to energy losses of up to 30 vibrational quanta in one collision. Nevertheless vibrational coherences survive for 20 periods. Wave packets can be focused after several oscillations by chirped pulse excitation and even rephasing of an initially prepared wavepacket is observed after 10 ps. Conventionally, strong system-bath coupling is thought of as a severe source of decoherence. However, ultrafast collisions can prepare vibrationally coherent wavepackets that are not excited directly with a laser pulse, if the geometry and timing of the inelastic scattering events are well defined. Trajectory calculations were successfully applied to simulate the early wave packet dynamics. After several periods a new oscillational pattern with approximately half vibrational frequency and an interesting dependence on the probe window is observed in the spectra. We analyze the data with respect to interference effects beyond the classical limit.

Molek¨ ulphysik MO 19.11 Do 17:30 Schloss Molecular dissociation of metal carbonyls by mid IR femtosecond pulses — Lars Windhorn, Thomas Witte, Jake Yeston, Detlev Proch, Marcus Motzkus, Karl-Ludwig Kompa, Werner Fuss, •Lars Windhorn, Thom as Witte, Jake Yeston, Detlev Proch, Marcus Motzkus, and Karl-Ludwig Kompa — Max-Planck-Institut fuer Quantenoptik, D-85748 Garching, Germany By focusing an MIR femtosecond laser in a small glass cell containing gas-phase metal carbonyls, the resonant infrared multiphoton dissociation of molecules with femtosecond laser pulses was observed. Cr(CO)6, Mo(CO)6, W(CO)6, and Fe(CO)5 could easily be dissociated, which requires an excitation to at least v = 7 or 8 of the CO stretch vibration. After irradiation with 150 fs pulses at 5000 nm the metal carbonyl practically disappears in favor of free CO, as detected by the IR spectrum. The dissociation probability is independent of repetition rate and a steep function of the radiation energy density. No dissociation is observed with wavelengths out of resonance. By comparing the power dependence of the total conversion with a model, we can infer that only few vibrational degrees of freedom are involved in the excitation process. MO 19.12 Do 17:30 Schloss Non-Resonant anti-Stokes Raman Scattering detected after Ultrafast Internal Conversion — •Qingrui An, Wolfgang Zinth, and Peter Gilch — Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen, Oettingenstr. 67, D-80538 M¨ unchen Excited vibrational modes of polyatomic molecules hold informations on the reaction pathway of preceding ultrafast processes like internal conversion or photochemistry. In principle, an ideal tool to monitor excited vibrations is anti-Stokes Raman scattering. Due to the weakness of Raman cross sections these experiments are usually performed under resonance conditions. Here we demonstrate the feasibility of non-resonant anti-Stokes scattering after ultrafast internal conversion. In this experiment para-nitroaniline (pNA) which undergoes internal conversion in a few 100 fs was electronically excited by a blue ∼ 150 fs laser pulse. The excitation of the symmetric stretch mode of the NO2 group of pNA at 1315 cm−1 was monitored via anti-Stokes scattering induced by a suitable delayed probe pulse. This anti-Stokes signal rises with the decay of the excited state of pNA. At its maximum (∼ 0.8 ps) a pronounced shift to lower wavenumbers of ∼ 40 cm−1 with respect to the Stokes position of the mode is observed. This shift relaxes in ∼ 1 ps. The overall decay of the vibrational excitation is somewhat slower, of the order of 3 ps. Possible mechanisms for this huge shift are discussed. MO 19.13 Do 17:30 Schloss Prim¨ arreaktionen des Sehens von Archae-Bakterien — •Tobias Schrader1 , Ingo Lutz1 , A. Sieg1 , A. A. Wegener2 , M. Engelhard2 , I. Boche3 , M. Otsuka3 , D. Oesterhelt3 , J. Wachtveitl4 und W. Zinth1 — 1 Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen, Oettingenstrasse 67, 80538 M¨ unchen — 2 Max-Planck-Institut f¨ ur Molekulare Physiologie, Otto-Hahn-Strasse 11, 44227 Dortmund — 3 Max-Planck-Institut f¨ ur Biochemie, am Klopferspitz 18a, 82152 Marur Physikalische und Theoretische Chemie der Unitinsried — 4 Institut f¨ versit¨at Frankfurt, Marie-Curie-Strasse 11, 60439 Frankfurt am Main Sensorrhodopsine steuern Archae-Bakterien weg von sch¨adlicher UVStrahlung hin zu Bereichen mit photosynthetisch aktivem gelben Licht. Diese Lichtsensoren sind Retinalproteine, bei denen eine Photoisomerisation des Farbstoffs Retinal einen Reaktionszyklus startet. Die vorgestellten Untersuchungen zeigen, dass an beiden Sensorrhodopsintypen SR I und SR II ultraschnelle Reaktionen im Zeitbereich zwischen 100 fs und 50 ps ablaufen. In diesen Prim¨arreaktionen triggert das absorbierte Photon zuerst extrem schnelle (ca 100 fs) Molek¨ ulbewegungen im elektronisch angeregten Zustand des Retinals. Danach erfolgt der etwas langsamere ¨ aber immer noch ultraschnelle Ubergang in das erste Grundzustandsprodukt (400fs bei SR II und 4ps/33ps bei SR I). Bei dieser Reaktion treten erhebliche Unterschiede zwischen den beiden Sensorrhodopsinen auf, die auf die unterschiedliche Ladungsverteilung im Protein zur¨ uckgef¨ uhrt werden.

Donnerstag MO 19.14 Do 17:30 Schloss Koh¨ arente Kontrolle der Grundzustandsdynamik in Polydiazetylen — •D. Zeidler1 , S. Frey1 , W. Wohlleben1 , F. Busch2 , T. ur Chen3 , W. Kiefer3 , A. Materny2 und M. Motzkus1 — 1 MPI f¨ Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, D-85748 Garching — 2 School of Engineering and Science, International University Bremen, P.O.Box 750 ur Physikalische Chemie, Universit¨at 561, D-28725 Bremen — 3 Institut f¨ W¨ urzburg, Am Hubland, D-97074 W¨ urzburg Koh¨arente Kontrolle der Grundzustands-Vibrationsdynamik in kristallinem Polydiazetylen wird mit Hilfe von geformten Stokes-Pulsen in einem fs-CARS-Aufbau (femtosecond coherent anti-Stokes Raman scattering) demonstriert[1]. Die spezielle Form dieser Stokes-Pulse, welche eine selektive Anregung der Grundzustandsmoden erreicht, wird in einer r¨ uckgekoppelten Lernschleife bestimmt. Das R¨ uckkoppelungssignal wird dabei aus dem spektral aufgel¨ostem CARS-Signal gewonnen. Es wurde eine hoch selektive Anregung einzelner GrundzustandsNormalmoden bei gleichzeitiger nahezu kompletter Ausl¨oschung aller anderen Moden erreicht. Zus¨atzlich konnte gezeigt werden, dass die relative Phase der Grundzustandsmoden beeinflusst werden konnte. Dies stellt einen ersten Schritt in Richtung gezielter Anregung von linearen Superpositionen von Normalmoden dar. [1] J. Chem. Phys., im Druck MO 19.15 Do 17:30 Schloss Numerical simulation of time-resolved absorption/emission spectra of betaine-30 in solution — •I. Kondov1 , U. ur Kleinekath¨ ofer1,2 , and M. Schreiber1,2 — 1 Institut f¨ Physik, Technische Universit¨at, D-09107 Chemnitz, Germany — 2 International University Bremen, D-28725 Bremen, Germany Applying the Redfield theory the electron back-transfer reaction in betaine-30 in liquid environment can be simulated quantitatively. The new model effectively substitutes the vibronically coupled molecular normal modes as well as the solvent modes by a treatably small set of reaction coordinates. An electron transfer model including two excited states of betaine-30 is considered. The rest of the system is treated as a thermal reservoir. The experimentally detected signal [1] is simulated using the time evolution of the reduced density matrix. The correct long-time dynamics and especially approaching of the thermal equilibrium are achieved by an exact treatment of the intercenter coupling in the system-bath interaction [2]. This is done in the basis of eigenstates of the vibronic Hamiltonian. The equation of motion for the reduced density matrix is solved numerically by means of a stochastic wave function algorithm designed for unraveling equations which do not have Lindblad structure. [1] S. A. Kovalenko, N. Eilers-K¨onig, T. A. Senyushkina, and N. P. Ernsting, J. Phys. Chem. A 105, 4834 (2001). [2] U. Kleinekath¨ofer, I. Kondov, and M. Schreiber, Chem. Phys. 268, 121 (2001). MO 19.16 Do 17:30 Schloss Optimierung der spektralen Phase eines TeraWatt-Laserpulses — •Jonas Burghoff, Heinrich Schwoerer, Gregor Stobrawa und Roland Sauerbrey — Institut f¨ ur Optik und Quantenelektronik, Universit¨at Jena TeraWatt-Laser mit Spitzenintensit¨aten von weit u ¨ ber 1019 W/cm2 werden zum Beispiel in Experimenten zu relativistischer Plasmaphysik und zur Erzeugung h¨ochst intensiver R¨ontgenimpulse mit Photonenenergien bis u ¨ber viele MeV verwendet. Die Wechselwirkung eines ultraintensiven und ultrakurzen Laserpulses mit Materie kann nur verstanden werden, wenn die zeitliche Struktur des Pulses u ¨ber viele Gr¨ossenordnungen der Intensit¨at bekannt ist. Materie wird bereits bei einer Lichtintensit¨at von 1012 W/cm2 eventueller Laservorpulse in ein Plasma verwandelt. Die die Wechselwirkung mit dem intensiven Puls dominierenden Prozesse h¨angen stark von den Eigenschaften dieser Vorplasmen ab. Wir haben die spektrale Phase eines 80 fs, 1 J Laserpulses mit Hilfe eines 612 pixel Phasenmodulators optimiert, der vor allen Verst¨arkerstufen des Lasersystems eingebaut ist. Wir diskutieren die M¨oglichkeiten und Grenzen eines solchen, auch automatisierbaren Verfahrens zur Verbesserung und

Molek¨ ulphysik Vereinfachung eines komplexen Hochintensit¨atslasersystems.

MO 19.17 Do 17:30 Schloss Laserinduzierte Kernreaktionen — •Friederike Ewald, Stefan D¨ usterer, Heinrich Schwoerer und Roland Sauerbrey — Institut f¨ ur Optik und Quantenelektronik, Friedrich-Schiller-Universit¨at Jena, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena Ein ultrakurzer (80 fs) und ultraintensiver (I = 2 · 1019 W/cm2 ) Laserpuls erzeugt, wenn er mit Materie hoher Massenzahl Z wechselwirkt, ein extrem heißes Plasma, in dem Elektronen durch den Laserpuls stark beschleunigt werden. Diese Elektronen erzeugen in der umgebenden Materie u.a. R¨ontgenbremsstrahlung. Die so erzeugten Photonen mit Energien von bis zu mehreren MeV sind Ausgangspunkt f¨ ur photoinduzierte Kernreaktionen an ausgew¨ahlten Elementen, wie z.B. (γ,n)-Prozesse, Kernspaltung und Kernphotoeffekt. Typischerweise besitzen solche Prozesse Schwellenenergien, die genutzt werden k¨onnen, um das Bremsstrahlungsspektrum im Bereich u ¨ber 1 MeV zu charakterisieren. Als Sekund¨arprozeß k¨onnen durch (γ,n)-Reaktionen oder Photospaltung erzeugte Neutronen Kernumwandlungen (z.B. Neutroneneinfang) in anderen Elementen ausl¨osen. Wir beschreiben einige Experimente zu laserinduzierten Kernreaktionen und diskutieren potentielle Anwendungsm¨oglichkeiten. MO 19.18 Do 17:30 Schloss Untersuchungen zur Verwirklichung von kurzwelligen Lasern in laserinduzierten Plasmen — •Michael Born1 , Lothar Koch1 , ur Valeri Vorontsov2 und Bernd Wellegehausen1 — 1 Institut f¨ Quantenoptik, Welfengarten 1, Universit¨at Hannover, 30167 Hannover — 2 Institute of Laser Physics, 630090 Novosibirsk Mit Hilfe eines Kurzpuls-Hochleistungslasers (Titan-Saphir, 100fs, 300mJ) werden bei Intensit¨aten von 1016 W cm−2 Plasmen erzeugt, die als Medien f¨ ur kurzwellige Laser dienen. Die Besetzungsinversion erfolgt in der Abk¨ uhl- und Expansionsphase der Plasmen durch Rekombination oder Elektronenstoßanregung. Die Eigenschaften des Startplasmas k¨onnen durch Pumpintensit¨at, Laserpolarisation und durch Vorpulse (Vorplasmen) beeinflußt werden. Es wird u ¨ber Untersuchungen an ¨ Lithiumplasmen (3d → 2p Ubergang in Li2+ bei 72.9 nm) und Sauer¨ stoffplasmen (Ubergang in O 2+ bei 37.4 nm) berichtet. MO 19.19 Do 17:30 Schloss Untersuchungen von Polymeren im THz-Frequenzbereich — •Jianxin Zhao und Hermann Harde — Universit¨at der Bundeswehr Hamburg Polare und unpolaren Polymere wurden im Terahertz-Frequenzbereich untersucht. Mit Hilfe der zeitaufgel¨osten THz-Spektroskopie wurde die Dispersion und Absorption u ¨ber einen Spektralbereich von etwa 100 GHz bis u ur Temperaturen von 20-120 C ermittelt. Durch den Ver¨ber 2 THz f¨ gleich mit der Debye-Theorie l¨asst sich ein mittleres Dipolmoment f¨ ur die Monomere, die die Makromolek¨ ule bilden, und die Relaxationskonstante der Dipole ermitteln. Zum Teil beobachtbare Anomalien, die sich bei einigen Materialien als erh¨ohte Absorption bei wachsender Temperatur bemerkbar machen, werden auf die Teilkristallisation der Proben zur¨ uckgef¨ uhrt. MO 19.20 Do 17:30 Schloss Stoßprozesse und (NH3)2 -Dimerenbildung auf einer fs-Zeitskala — •Hermann Harde1 , Jianxin Zhao1 , Marcus Wolff1, Alan Cheville2 und Dan Grischkowsky2 — 1 Universit¨at der Bundeswehr Hamburg — 2 Oklahoma State University Die Absorption und Dispersion von Ammoniak-Gasen im TerahertzFrequenzbereich wurde f¨ ur Temperaturen zwischen 20-120 C und f¨ ur Dr¨ ucke von 100-3000 hPa in einer Gaszelle gemessen. Mit Hilfe der zeitaufgel¨osten Terahertz-Spektroskopie, die sich durch ihre hohe Empfindlichkeit und Dynamik in diesem Spektralbereich besonders auszeichnet, konnte erstmals eine breite Absorption, die sich u ¨ber ca. 1,6 THz erstreckt und dem Inversions-Rotations-Spektrum von Ammoniak u ¨berlagert ist, nachgewiesen werden. Der Ursprung dieser breiten Abuckgef¨ uhrt, die nur sorption wird auf die Bildung von (NH3)2 -Dimeren zur¨ u ¨ber einige hundert Femtosekunden - der Dauer eines Zusammenstoßes

Donnerstag von zwei Ammoniak-Molek¨ ulen existieren. Aus detaillierten Untersuchungen zur Inversion von Ammoniakmolek¨ ulen und dem Vergleich mit Rechnungen nach der neuen ”Molecular Response Theory” [1] l¨asst sich f¨ ur die Ausrichtung von Molek¨ ulen zum Feld der THz-Impulse eine Zeitdauer von etwa 100 fs ermitteln. 1. H. Harde, J. Zhao, M. Wolff, R. A. Cheville, D. Grischkowsky, J. Phys. Chem. A 105, 6038-6047 (2001) MO 19.21 Do 17:30 Schloss Ultrakurzpuls-Ti:Saphir-Laser mit 100-kHz Repetitionsrate — atzel1 , W. Stremme2 , F. Grasbon1 , G.G. F. Lindner1 , M.G. Sch¨ Paulus1,2 , A. Dreischuh3,1 und H. Walther1,2 — 1 Max-PlanckInstitut f¨ ur Quantenoptik, 85748 Garching — 2 Ludwig-MaximiliamsUniversit¨at M¨ unchen, 85748 Garching — 3 Universit¨at Sofia, 1164 Sofia, Bulgarien Bei der Weiterentwicklung der mitlerweile standardm¨aßig zur Erzeugung ultrakurzer Pulse verwendeten Ti:Saphir-Laser, wird der Schwerpunkt zumeist auf die beiden Gr¨oßen Pulsl¨ange und –energie gelegt. Bei vielen Experimenten ist man jedoch auch auf eine gute Messstatistik, also auf viele Einzelereignisse angewiesen. Das von uns entwickelte Lasersystem liefert bandbreitenbegrenzte 30fs-Pulse mit Pulsenergien > 6µJ bei einer Repetitionsrate von 100kHz[ 1]. Im Gegensatz zu anderen Systemen werden die Laserpulse vor der Verst¨arkung nicht gestreckt, die Pulsverl¨angerung erfolgt nur durch die Dispersion des regenerativen Verst¨arkers (≈ 105 fs2 ). Nach der Verst¨arkung wird sie in allen Ordnungen durch eine Kombination aus einem Doppel-Prismen-Kompressor, gechirpten Spiegeln und einem Fl¨ ussigkristallmodulator in einem 4f-Aufbau kompensiert. Erweiterungen des Lasersystems zur Verk¨ urzung der Pulse durch Spektralverbreiterung in einer Hohlfaser sind in Arbeit. [1] IEEE J. of Quantum Electronics, eingereicht MO 19.22 Do 17:30 Schloss Erzeugung ultrakurzer Laserpulse in einem zweistufigen NOPA, durchstimmbar zwischen 450 und 1100 nm — •F. Rutz, P.U. Jepsen und H. Helm — Molek¨ ul- und Optische Physik, AlbertLudwigs-Universit¨at, Freiburg i. Br. Im Einsatz nichtkollinearer optischer parametrischer Verst¨arker (NOPA) zur Erzeugung ultrakurzer Laserpulse wird durch Erzeugung eines Weißlichtkontinuums ein weit durchstimmbarer Frequenzbereich erzielt [1]. Die Dispersion des Weißlichts erm¨oglicht eine zeitliche Selektion der Frequenzkomponenten und damit eine Durchstimmung der Signalwellenl¨ange. Zus¨atzlich dispersive Medien im Weißlichtstahl haben auf Pulsl¨ange und Bandbreite des Signals maßgeblichen Einfluss [2]. W¨ahrend von anderen Gruppen fourierlimitierte Pulsl¨angen von 11 fs mit Bandbreiten von u ¨ber 100 nm erhalten wurden [2], konnten wir Signale mit vergleichsweise schmaler Bandbreite von 12 nm erzeugen, die dann jedoch >30 fs aufwiesen. Desweiteren lassen sich dank des zweistufigen Aufbaus auch Frequenzen verst¨arken, die nicht im Weißlicht enthalten sind. Dabei werden die in der ersten NOPA-Stufe als Nebenprodukt anfallenden, infraroten Idlerphotonen in der zweiten Stufe nachverst¨arkt, wobei sich in unserem Fall die Obergrenze des Wellenl¨angenbereichs von 900 auf 1100 nm steigern ließ. [1] T. Wilhelm, J. Piel, E. Riedle, Opt. Lett. 22, No. 19 (1997) [2] G. Cerullo, M. Nisoli, S. De Silvestri, Appl. Phys. Lett. 71 (25) (1997) MO 19.23 Do 17:30 Schloss Auswirkungen von Strahlrichtungsschwankungen auf die CEO-Phase in modengekoppelten Lasern und KurzpulsVerst¨ arkersystemen — •F.W. Helbing, G. Steinmeyer und U. Keller — Inst. f¨ ur Quantenelektronik, ETH Z¨ urich H¨onggerberg, HPT, CH-8093 Z¨ urich Die relative Phase zwischen Tr¨agerwelle und Einh¨ ullender (CEOPhase) eines Laserpulses ist ein interessanter neuer Parameter in der Femtosekundenoptik. Eine genaue Kontrolle dieses Parameters ist schwierig, insbesondere aufgrund der hohen Empfindlichkeit der CEO-Phase gegen¨ uber St¨oreinfl¨ ussen. Wir haben das CEO-Phasenrauschen eines Lasers mit Prismen-Dispersionskompensation mit einem zweiten prismenlosen Laser verglichen. Dieses Experiment zeigt ein etwa zehnmal st¨arkeres Rauschen des Laser mit Prismen. Wir erkl¨aren diesen Effekt durch Strahlrichtungsschwankungen, die in dem Prismenkompressor eine ¨ Anderung der Dispersion bewirken. Sobald eine Stabilisierung der CEOPhase von Interesse ist, z.B. beim Einsatz in der Frequenzmetrologie,

Molek¨ ulphysik sind daher prismenlose Laser zu bevorzugen. Strahlrichtungschwankungen k¨onnen auch in CPA-Verst¨arkerketten Probleme bereiten. Die hohe Winkeldispersion von Gittern erfordert es, solche Schwankungen im Bereich weniger µrad zu halten. Wir werden M¨oglichkeiten er¨ortern, solche Mechanismen zu eliminieren und CEO-phasensensitive Experimente

Donnerstag durchzuf¨ uhren. Dies ist von besonderem Interesse f¨ ur die Wechselwirkung von Pulsen mit wenigen optischen Zyklen mit Materie, z.B. bei der Erzeugung hoher Harmonischer und Attosekundenpulse. [1] F.W.Helbing et al., Appl. Phys. B, accepted for publication

MO 20 Femtosekundenspektroskopie VII: Intensive Laserfelder, Erzeugung hoher Harmonischer (gemeinsam mit FV Q) Zeit: Freitag 11:00–13:00 MO 20.1 Fr 11:00 HS 15/E07 Quantenklassische Modellierung der Wechselwirkung von Molek¨ ulen mit intensiven Laserpulsen — •Burkhard Schmidt — Inst. f¨ ur Mathematik II, Arnimallee 2-6, 14195 Berlin Die Modellierung der Wechselwirkung mittlerer bis grosser Molek¨ ule mithilfe einer quantenklassischen Liouville-Gleichung in FloquetDarstellung wird vorgestellt. Diese Beschreibung kombiniert zwei Ans¨atze: (1) Der quantenklassische Liouville-Ansatz ist f¨ ur Systeme geeignet, bei denen sich die wesentlichen Quanteneffekte auf ein kleines Subsystem beschr¨anken. Insbesondere liefert er einen konsistenten Zugang zur gekoppelten Dynamik eines klassischen und eines quantenmechanischen Subsystems mittels partieller Wignertransformation. (2) Die Dynamik des Quanten-Subsystems wird dabei in der Basis von Floquet-Zust¨anden (”dressed states”) dargestellt, was die Elimination der hochoszillatorischen Tr¨agerfrequenz von Lichtpulsen aus der Bewegungsgleichung erlaubt. Somit k¨onnen auch starke Felder jenseits der St¨orungstheorie beschrieben werden. Ein effizientes und stabiles stochastisches Schema zur numerischen L¨osung wird vorgestellt, das auf der Beschreibung von Dichten und Koh¨arenzen mithilfe von Gauss-Pakten beruht. MO 20.2 Fr 11:15 HS 15/E07 Dissociation and Coulomb explosion of H2+ , D2+ and HD + molecˇic ´, Hartmut ular ions in intense laser fields — •Domagoj Pavic Figger, and Theodor W. H¨ ansch — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching At intensities >1014 W/cm2 dissociation of H2+ and its isotopomers is accompanied by ionisation followed by Coulomb repulsion of nuclei. We studied both fragmentation mechanisms using fast beams of the molecular ions generated in DC discharges. This eliminated the influence of the first ionisation step in experiments done on the neutral molecules. The ions in the highly collimated beams were subjected to intensities up to 1015 W/cm2 of 80 fs pulses from a 1 kHz Ti:Sapphire laser system. The neutral and proton fragments from both mechanisms were imaged on a 2-dimensional multichannel plate detector. This gives direct information about both the energy and angular distribution of fragments. The original 3-dimensional momentum distribution was obtained by applying the inverse Abel transformation. Due to the high energy resolution, the fragments from different vibrational levels of H2+ were resolved. In addition to previously reported 1-photon peaks in the dissociation channel, we recently observed fragments coming from vibrational levels v=1-3 via 3-photon bond-softening. The Coulomb explosion energy spectrum showed structure that partly agrees with results from the charge-resonant enhanced ionisation theory (CREI), in particular concerning the ”critical” internuclear separations. The angular distribution in the Coulomb explosion channel was much narrower than in the dissociation channel. MO 20.3 Fr 11:30 HS 15/E07 Hohe Harmonische in orientierten Molek¨ ulen — •Manfred Lein, J.P. Marangos und P.L. Knight — Blackett Laboratory, Imperial College of Science, Technology and Medicine, London SW7 2BW, UK Wir untersuchen die Erzeugung hoher Harmonischer fuer den Fall zweiatomiger Molek¨ ule in starken Laserpulsen. Die Intensit¨at jeder Harmonischen h¨angt vom Winkel zwischen Molek¨ ulachse und Laserpolarisationsachse ab und wird bei einem kritischen Winkel minimal. Bei demselben Winkel findet ein pl¨otzlicher Sprung in der Phase der emittierten Welle statt. Die Berechnung der Ortsabh¨angigkeit von Amplitude und Phase der Harmonischen zeigt, dass die Interferenz zwischen Strahlungsbeitr¨agen verschiedener Regionen im Molek¨ ul f¨ ur die gefundenen Effekte verantwortlich ist.

Raum: HS 15/E07 MO 20.4 Fr 11:45 HS 15/E07 Femtosekunden - H¨ ochstfeldlaser erzeugt MeV - Ionenpulse — •Stephan Busch, Sargis Ter Avetisyan, Matthias Schn¨ urer und Peter V. Nickles — Max-Born-Institut, Max-Born-Str.2a, 12489 Berlin Ionen mit MeV-Energien k¨onnen bei der Plasmaerzeugung mit relativistischen Laserintensit¨aten (h¨oher als 1018 W/cm2 ) emittiert werden. Pulse energetischer Teilchenstrahlen eignen sich f¨ ur die Diagnostik von hochdichten und z.B. magnetischen Strukturen in Kurzpulsplasmen, die zur Zeit theoretisch untersucht (2), aber experimentell schwer zug¨anglich sind. Wir stellen erste Ergebnisse einer MeV-Ionenquelle vor, die mit einem 50 fs Ti:Sa - Laser (1) bei einer Pulsleistung von 15 TW in diesen Experimenten erhalten wurden. Als Target dient ein Fl¨ ussigkeitsjet, der es erm¨oglicht bei geringer Targetdebris einen Laserpulsfolgebetrieb zu nutzen. Inwiefern das hier verwendete Target und seine Geometrie, die sich drastisch von bisher verwendeten unterscheiden, die spektrale und r¨aumliche Charakteristik der Ionenstrahlen beeinflusst, ist ein wichtiger Untersuchungspunkt f¨ ur sp¨atere Anwendungsexperimente. 1 M.P. Kalachnikov u.a.: eingereicht bei Laser Physics 2 H. Ruhl : eingereicht bei Phys. Rev. Lett. MO 20.5 Fr 12:00 HS 15/E07 Erzeugung hoher Harmonischer in niedrig ionisierten Plasmen — •Carsten Reinhardt1 , Svend Vagt1 , Boris N. Chichkov2 und ur Quantenoptik, Welfengarten Bernd Wellegehausen1 — 1 Institut f¨ 1, Universit¨at Hannover, 30167 Hannover — 2 Laser Zentrum Hannover e. V., Hollerithallee 8, 30419 Hannover F¨ ur eine effektive Erzeugung hoher Harmonischer m¨ ussen die L¨ange des Mediums, die Absorbtionsl¨ange und die Koh¨arenzl¨ange (Phasenfehlanpassung) geeignet optimiert werden. Die Phasenfehlanpassung l¨asst sich dabei durch die Ionisation des Mediums (Elektronendichte) einstellen. Es werden theoretische Grundlagen und M¨oglichkeiten der Phasenanpassung in niedrig ionisierten Plasmen diskutiert und erste experimentelle Untersuchungen zur Erzeugung von Harmonischen mit hoher Konversionseffizienz in Gasjets und Kapillaren pr¨asentiert. MO 20.6 Fr 12:15 HS 15/E07 Elliptizit¨ atsabh¨ angigkeit der Erzeugung hoher Harmonischer onig1 , M.B. von Atomen und Molek¨ ulen — •A. Flettner1 , J. K¨ uren3 und G. GerMason2 , T. Pfeifer1 , U. Weichmann1 , R. D¨ urzburg, Am Hubland, ber1 — 1 Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ 97074 W¨ urzburg, Germany — 2Imperial College, Blackett Laboratory, Prince Consort Road, London SW7 2BW, UK — 3 Max-Planck Institut f¨ ur Str¨omungsforschung, Bunsenstr. 10, D-37073 G¨ottingen, Germany Wir vergleichen die Erzeugung von hoher Harmonischer Strahlung in einem atomaren und einem zweiatomig molekularen Medium. Im Experiment werden dazu die beiden Gase Ar und N2 untersucht. Da beide Systeme fast identische Ionisationspotentiale und mittlere statische Polarisierbarkeiten besitzen [1], sind sie gut f¨ ur diesen fundamentalen Vergleich geeignet. Es wurde die Elliptizit¨at des erzeugenden 80fs Laserpulses bei 800nm Zentralwellenl¨ange und einer Intensit¨at von 3 × 1014 W/cm2 ver¨andert und die Konversionseffizienz f¨ ur verschiedene harmonische Ordnungen mit einem XUV Spektrometer aufgenommen. Elliptizit¨atsabh¨angigkeit wurde bereits in fr¨ uheren Studien zur Analyse des Erzeugungsprozesses angewandt [2]. Wir beobachten eine durchweg schw¨achere Abh¨angigkeit der Effizienz von der Elliptizit¨at bei N2 im Ver¨ gleich zu Ar in Ubereinstimmung mit Erwartungen, basierend auf dem drei-Stufen-Modell [3]. [1] C. Lyng˚ a et al. J. Phys. B 29, 3293 (1996) [2] K.S. Budil et al. PRA 48, R3437 (1993) [3] P.B. Corkum et al. PRL 71, 1994 (1993)

Molek¨ ulphysik MO 20.7 Fr 12:30 HS 15/E07 Erzeugung Harmonischer im diskreten Spektralbereich des Konversionsmediums — •J¨ org Kutzner, Grigorios Tsilimis und Helmut Zacharias — Physikalisches Institut, Westf¨alische Wilhelms-Universit¨at M¨ unster, Wilhelm-Klemm-Straße 10, 48149 M¨ unster Harmonischen Erzeugung wurde im diskreten Spektralbereich von Xenon im Wellenl¨angenbereich 105 nm - 210 nm untersucht. Es wurden 30 fs kurze Ti:Saphir Laserpulse mit Pulsenergien bis zu 0,2 mJ eingesetzt. Im diskreten Spektralbereich wird der Konversionsprozeß durch die Anwesenheit der atomaren Energieniveaus des Mediums bestimmt. F¨allt die Wellenl¨ange der Harmonischen in einen Bereich, in dem sich atomare Resonanzen befinden, so wird ein effektiver Erzeugungsprozeß auf der kurzwelligen Seite dieser Resonanzen beobachtet. F¨allt die erzeugte Wellenl¨ange energetisch in einen resonanzfreien Bereich, so kann aus der Druckabh¨angigkeit der Konversionseffizienz auf einen Prozeß vergleichbar dem im Kontinuumsbereich (Hohe Harmonische) geschlossen werden. Die Strahlungserzeugung ist nicht auf die Bereiche beschr¨ankt, in denen Harmonische ungerader Ordnung erwartet werden, sondern wird auch außerhalb dieser Bereiche und insbesondere auch f¨ ur gerade Ordnungen

Freitag beobachtet. Entsprechende Prozesse, die zu dieser Strahlungserzeugung f¨ uhren, werden diskutiert. MO 20.8 Fr 12:45 HS 15/E07 Spektroskopische Untersuchung lasererzeugter harter R¨ ontgenstrahlung — Michael Hagedorn, •J¨ org Kutzner, Grigorios Tsilimis und Helmut Zacharias — Physikalisches Institut, Westf¨alische Wilhelms-Universit¨at M¨ unster, Wilhelm-Klemm-Straße 10, 48149 M¨ unster Die Strahlung eines 1 kHz, 30 fs, 1 mJ Ti:Saphir Lasers wurde auf verschiedene metallische Targets (Al, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Mo, Ta sowie Stahl und Messing) fokussiert und die emittierte R¨ontgenstrahlung im Bereich 2 - 30 keV untersucht. Versuche zur Strahlungserzeugung wurden sowohl an Luft als auch im Vakuum durchgef¨ uhrt. Neben einem breiten Bremsstrahlungsspektrum zeigen die mittelschweren Elemente scharfe KSchalen Linienemission. Durch Variation der experimentellen Parameter kann der Bremsstrahlungsanteil teilweise stark reduziert werden, so dass vorwiegend monochromatische R¨ontgenstrahlung erzeugt wird. Selbst bei relativ geringen Fokusintensit¨aten im Bereich 1013 W/cm2 wird die Erzeugung von harter R¨ontgenstrahlung beobachtet.

MO 21 Femtosekundenspektroskopie VIII: Pulserzeugung und Phasenkontrolle (gemeinsam mit FV Q) Zeit: Freitag 14:00–16:15 MO 21.1 Fr 14:00 HS 15/E07 Kerr-Linsen-modengekoppelter sub-10-fs Cr3+ :LiCAF-Laser — artner2 , V. Scheuer3 , •P. Wagenblast1 , U. Morgner1 , F. X. K¨ ur HochfrequenztechG. Angelow3 und M. J. Lederer4 — 1 Institut f¨ nik und Quantenelektronik, Universit¨at Karlsruhe — 2 MIT, Cambridge, USA — 3 Nanolayers, Rheinbreitbach — 4Australian National University, Canberra Cr3+ :LiCAF ist ein breitbandiges Lasermaterial zur Erzeugung von fsPulsen [1], jedoch konnte die Verst¨arkungsbandbreite des Materials bisher noch nicht vollst¨andig ausgesch¨opft werden . Zur Demonstration der M¨oglichkeiten von Cr3+ :LiCAF hinsichtlich der Erzeugung ultrakurzer modengekoppelter Laserpulse wird ein Cr3+ :LiCAF-Oszillator mit einem 1.8W Ti:Saphir-Laser bei 693nm gepumpt. Die Dispersionskompensation erfolgt mit Quarzprismen und doppelt gechirpten Spiegeln [2]. Mit diesem Aufbau werden erstmals sub-10fs-Pulse mit einer mittleren Ausgangsleistung von 180mW demonstriert. [1] K. M. G¨abel et al., Opt. Commun. 157, 327 (1998) [2] F. X. K¨artner et al., Opt. Lett. 22, 831 (1997) MO 21.2 Fr 14:15 HS 15/E07 Oktavbreite Spektren aus einem Ti:Saphir Ringoszillator — artner1,2 — 1 IHQ, •R. Ell1 , W. Seitz1 , U. Morgner1 und F.X. K¨ Universit¨at Karlsruhe(TH) — 2 MIT, Cambridge, USA Mit Hilfe von doppelt-gechirpten Spiegelpaaren, die hohe Reflektivit¨at und Dispersionskontrolle von 600-1200nm zeigen, ist es m¨oglich, mit einem linearen KLM-Laseroszillator 5-fs-Pulse mit oktavbreiten Spektren zu erzeugen [1,2]. Bez¨ uglich meherer Aspekte ist es w¨ unschenswert, die lineare mit der Ringresonator-Topologie zu vergleichen; dazu geh¨oren die pulsformende resonatorinterne Dispersionsverteilung, das Startverhalten und die KLM-Modulationstiefe. Wir demonstrieren erstmals oktavbreite Spektren aus einem KLM-Ringlaser, vergleichen die Unterschiede der Pulsformungsdynamik zwischen den Topologien und zeigen neuartige Experimente zur Messung der Tr¨ager-Einh¨ ullenden-Phase. [1] R. Ell et al. Opt. Lett. 26, 373 (2001) [2] U. Morgner et al. Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001) MO 21.3 Fr 14:30 HS 15/E07 Kopplung von CEO-Phase und Intensit¨ at in modengekoppelten Lasern durch nichtlineare Beitr¨ age zur Dispersion — •G. Steinmeyer, F.W. Helbing und U. Keller — Inst. f¨ ur Quantenelektronik, ETH Z¨ urich H¨onggerberg, HPT, CH-8093 Z¨ urich In Femtosekunden-Laseroszillatoren l¨auft die Pulseinh¨ ullende mit der Gruppengeschwindigkeit um, wohingegen die Tr¨agerwelle mit der Phasengeschwindigkeit propagiert. Dieses f¨ uhrt dazu, daß sich die relative Phase zwischen Tr¨ager und Einh¨ ullender (CEO-Phase) bzw. die elektrische Feldstruktur von Puls zu Puls nicht reproduzieren. Der Unterschied zwischen den Propagationsgeschwindigkeiten wird durch die Dispersion

Raum: HS 15/E07 1. Ordnung (dn/dω) der Kavit¨at bestimmt. Neben linearen Beitr¨agen zu dieser Gr¨oße gibt es u ¨ber die Dispersion des Kerr-Effekts bzw. der Selbstphasenmodulation einen nichtlinear optischen Beitrag, der auch zu Self-Steepening f¨ uhrt. Dieser Beitrag zur Dispersion setzt Laseramplitudenrauschen in Phasenrauschen um und kann umgekehrt auch zur Steuerung der CEO-Phase benutzt werden. Wir demonstrieren experimentell eine Stabilisierung der relativen Phase zwischen Tr¨ager und Einh¨ ullender mit einem Phasenjitter (0.01 Hz-10 kHz) von lediglich 20 mrad bez¨ uglich eines Referenzoszillators. Dieses entspricht einem zeitlichen Jitter von weniger als 10 Attosekunden. Gleichzeitig f¨ uhren wir die gemessenen Kopplungskoeffizienten auf ein theoretisches Modell f¨ ur die Dispersion ¨ des Kerr-Effekts zur¨ uck. Die gute Ubereinstimmung zwischen Theorie und Experiment erkl¨art ebenfalls die beobachtete deutliche Reduktion des Laseramplitudenrauschens bei Aktivierung der CEO-Stabilisierung. [1] F.W.Helbing et al., Opt. Lett., to appear Feb. 1, 2002

MO 21.4 Fr 14:45 HS 15/E07 Offsetfreie stabilisierte Frequenzk¨ amme als stabile Uhrwerke f¨ ur optische Atomuhren — •Marcus Zimmermann1 , C. Gohle1 , ansch1 , J.C. Knight2 , W.J. R. Holzwarth1 , T. Udem1 , T.W. H¨ ur QuanWadsworth2 und P.St.J. Russel2 — 1 Max-Planck-Institut f¨ tenoptik, Garching b. M. — 2 Optoelectronics Group, Department of Physics, University of Bath, UK In den letzten Jahren hat die Frequenzkammtechnik das Problem der absoluten optischen Frequenzmessung enorm vereinfacht. Mit nur einem Femtosekunden(fs)-Laser und einer mikrostrukturierten Glasfaser ist es m¨oglich, die hohe Genaugigkeit von Cs-Atomuhren von bislang 10-15 in einem Schritt in den optischen Spektralbereich zu u ¨bertragen. Optische Frequenzmessungen mit einer Absolutgenauigkeit von 10-14 wurden bereits demonstriert. Die Stabilisierung des Frequenzkamms auf eine genaue und stabile optische Frequenz bietet im Umkehrschluß die M¨oglichkeit zum Bau optischer Atomuhren, deren Genauigkeit 10-18 betragen kann. Ein Frequenzkamm wird durch zwei Parameter beschrieben: der Pulswiederholrate des fs-Lasers und einer Offsetfrequenz. Die Instabilit¨at der Offsetfrequenz k¨onnte die Stabilit¨at von optischen Atomuhren limitieren. Es wird eine Methode vorgestellt, die mit Hilfe von Differenzfrequenzmischung einen offsetfreien Frequenzkamm erzeugt, der als stabiles Uhrwerk f¨ ur eine optische Atomuhr dienen kann. MO 21.5 Fr 15:00 HS 15/E07 Phasenstarre Erzeugung abstimmbarer sichtbarer Impulse — •P. Baum, J. Piel, S. Lochbrunner und E. Riedle — LMU M¨ unchen Die vollst¨andige Charakterisierung abstimmbarer sub-20 fs Impulse aus einem nichtkollinear phasenangepaßten optisch parametrischen Verst¨arker (NOPA) [1] mit Hilfe von SPIDER [2] ergibt, daß die spektra-

Molek¨ ulphysik le Phase durch Terme niedriger Ordnung beschrieben ist [3]. Die Phase weist keine signifikanten Impuls-zu-Impuls-Schwankungen auf. Daher sind die Impulse mit geeigneten Anordnungen bis auf eine Dauer sehr nahe an der Fourier-Beschr¨ankung komprimierbar. Fr¨ uhere Untersuchungen ergaben, daß zwei Kontinua, wie sie im NOPA als seed-Licht verwendet werden, zueinander koh¨arent sind [4]. Es wird nun gezeigt, daß diese Eigenschaft durch zwei unabh¨angige parametrische Vertst¨arkungsstufen nicht verloren geht. Impulse aus vollst¨andig getrennten NOPAs mit je¨ weils einigen uJ Energie zeigen im Bereich des spektralen Uberlapps ein stabiles Interfenzmuster. Aus dieser Beobachtung l¨aßt sich eine obere Grenze f¨ ur die zeitliche Schwankung zwischen dem NOPA-Impuls und dem ca. 10-mal l¨angeren Pumpimpuls im Bereich von 1 fs absch¨atzen. Die beiden NOPAs sind daher praktisch perfekt synchronisiert. [1] E. Riedle, M. Beutter, S. Lochbrunner, J. Piel, S. Schenkl, S. Sp¨orlein and W. Zinth, Appl. Phys. B 71, 457 (2000) [2] C. Iaconis and I. Walmsley, Opt. Lett. 23, 792 (1998) [2] P. Baum, S. Lochbrunner, L. Gallmann, G. Steinmeyer, U. Keller and E. Riedle, Appl. Phys. B (in press) [4] M. Bellini and T. H¨ansch, Opt. Lett 25, 1049 (2000) MO 21.6 Fr 15:15 HS 15/E07 Optische Synchronisation und aktive Modenkopplung von Festk¨ orperlasern mithilfe eines resonatorinternen Fabry-PerotModulators — •W. Seitz1 , T.R. Schibli2 , U. Morgner1 , F.X. K¨ artner1,2 , C.H. Lange3 , W. Richter3 und B. Braun4 — 1 IHQ, Universit¨at Karlsruhe — 2 MIT, Cambridge, USA — 3 FriedrichSchiller-Universit¨at Jena — 4JENOPTIK Laser, Optik, Systeme GmbH Synchronisierte ultrakurze Laserpulse bei verschiedenen unabh¨angig einstellbaren Wellenl¨angen erweitern die Flexibilit¨at der zeitaufl¨osenden optischen Spektroskopie. Wir demonstrieren eine neuartige optisch passive Synchronisationsmethode am Beispiel eines passiv modengekoppelten fs-Ti:Saphir-Laseroszillators (Taktgebender Laser) bei einer Zentralwellenl¨ange von 850 nm und eines passiv modengekoppelten ps-Nd:YVO4 Laseroszillators bei 1064 nm. Die Synchronisation wird durch optische Modulation der resonatorinternen Verluste an einem nichtlinearen Halbleiter-Fabry-Perot-Spiegel im ps-Laseroszillator durch den taktgebenden Laseroszillator erreicht. Die Modulationstiefe ist sogar hinreichend, um einen kontinuierlichen Laser optisch aktiv modenzukoppeln. MO 21.7 Fr 15:30 HS 15/E07 Electronic timing control of independent femtosecond lasers — •nils haverkamp1 , joern stenger1 , harald r. telle1 , carsten fallnich2 , and holger hundertmark2 — 1 Phys.-Tech. Bundesanstalt, Bundesallee 100, 38116 Braunschweig, Germany — 2 Laser Zentrum Hannover e.V., Hollerithallee 8, 30419 Hannover, Germnay We report on fsec-pulse synchronization at arbitrary relative delays by purely electronic means. Thereby we avoid geometric delay lines, which may alter beam parameters, which in turn may be detrimental in pumpprobe-experiments. The pulses are generated by a Kerr-lens modelocked Ti:Sa-Laser (repetition rate 100MHz, pulse duration 10fsec, center wavelength 780nm) and an Er:fiber-laser (60MHz, 50fsec, 1560nm). We chose lasers differing in repetition rate and spectral region of emission to show general applicability. Pulse-synchronization is achieved by detection and phase-locking of high harmonics of the repetition rate in the micro-wave

Freitag region. We introduce tunable phase-offsets of arbitrary magnitude in the phase-lock-loop and thereby control the relative delay between pulses from the two lasers. In combination with a short BBO-crystal the ultrashort Ti:Sa-pulses allow for precise determination of infrared-pulse shapes with a timeresolution below 20fsec via cross-correlation, e.g. for investigation of pulse- distortion and soliton formation in dispersive media. MO 21.8 Fr 15:45 HS 15/E07 Spektrale Verbreiterung von ps-Laserpulsen mittels nichtlinearer faseroptischer Frequenzkonverter — •Michael Seefeldt, Axel Heuer, Ingo Brandenburg und Ralf Menzel — Institute of Physics, University of Potsdam, Am Neuen Palais 10, 14469 Potsdam, Germany Das longitudinale Aufl¨osungsverm¨ogen von Weisslichtinterferometern ist umso h¨oher, je gr¨oßer die spektrale Breite der Strahlungsquelle ist. Weiterhin wird f¨ ur eine gute Messgenauigkeit eine m¨oglichst hohe Intensit¨at ben¨otigt. Es bieten sich daher als Strahlquellen unter anderem verst¨arkungsgeschaltete Ti:Saphir- oder fs-Laser an. Die f¨ ur eine praktische Anwendung w¨ unschenswerte Einkopplung des Lichtes in eine Lichtleitfaser erweist sich jedoch aufgrund der hohen Spitzenintensit¨aten bei diesen Lasern h¨aufig als Problem. Wir generieren deshalb spektral breitbandiges Licht mit einem nichtlinearen Frequenzkonverter. Dazu wird die Strahlung eines ps-Laseroszillators in optische Fasern eingekoppelt. Unter der Ausnutzung verschiedener nichtlinearer Effekte, wie Selbstphasenmodulation, Vierwellenmischung und stimulierte Ramanstreuung entstehen neue Frequenzkomponenten, die eine Verbreiterung des Spektrums bewirken. Vorgestellt werden die gemessenen spektralen Verteilungen dieser Strahlungsquellen. (Gef¨ordert durch BMBF und VDI.) MO 21.9 Fr 16:00 HS 15/E07 Weit durchstimmbarer fs optisch parametrischer Oszillator basierend auf MgO dotiertem periodisch gepoltem Lithiumniobat ohne photorefraktive Effekte — •T. Andres, P. Haag, S. Zelt, J.-P. Meyn, A. Borsutzky, R. Beigang und R. Wallenstein — Fachbereich Physik, Universit¨at Kaiserslautern, Postfach 3049, 67653 Kaiserslautern Wir berichten u ¨ber einen weit durchstimmbaren synchron angeregten optisch parametrischen Oszillator (OPO) basierend auf MgO dotiertem periodisch gepoltem Lithiumniobat. Das Material besitzt im wesentlichen die gleichen optischen Eigenschaften wie undotiertes Lithiumniobat, zeigt jedoch eine gr¨oßere Resistenz gegen¨ uber Photorefraktivit¨at. Der OPO wurde von einem cw modengekoppelten Ti:Sa-Laser synchron angeregt. Der Pumplaser erzeugte 100 fs lange Laserimpulse bei einer mittleren Leistung von 1.1 W und war von 730 - 840 nm kontinuierlich durchstimmbar. Die OPO-Strahlung war durch Variation der Pumpwellenl¨ange und der Polungsperiode von 0.875 - 5.6 µm durchstimmbar. Bei einer Signalwellenl¨ange von 1.1 µm wurde eine mittlere Leistung von bis zu 310 mW erzeugt. Dabei betrug die Impulsdauer der Signalwelle 150 fs. Aufgrund der geringen Photorefraktivit¨at im Vergleich zu undotiertem PPLN war der Betrieb des MgO:PPLN OPO bei Raumtemperatur effizient und zeitlich stabil.

Quantenoptik

Tages¨ ubersichten

QUANTENOPTIK (Q)

Prof. Dr. M. Wilkens Institut f¨ ur Physik Universit¨at Potsdam Am Neuen Palais 10 14469 Potsdam E-Mail: [emailprotected]

POST-DEADLINE SITZUNG Am Dienstag, den 5.3.2002 um 19:00 findet im Raum HS 11/215 die Post-Deadline Sitzung statt. Die bis zum 09.01.2002 eingegangenen Beitr¨age sind bereits in das Programm aufgenommen worden. Weitere Beitr¨age sollten im f¨ ur die Fr¨ uhjahrstagung u ¨blichen Format bis zum 31 Januar 12:00h an die e-mail Adresse [emailprotected] geschickt werden. Die Autoren werden bis zum 14 Februar 2002 informiert, ob ihr Beitrag angenommen ist.

¨ ¨ UBERSICHT DER HAUPTVORTRAGE UND FACHSITZUNGEN

Hauptvortr¨ age QI

Mo

14:00 (HS 15/E10)

Q II

Mo

14:40 (HS 15/E10)

Q III Q IV

Mo Di

15:20 (HS 15/E10) 11:00 (HS 22/B01)

QV

Di

11:40 (HS 22/B01)

Q VI

Di

12:20 (HS 22/B01)

Q VII

Do

11:00 (HS 22/B01)

Q VIII

Do

11:40 (HS 22/B01)

Q IX

Do

12:20 (HS 22/B01)

QX

Fr

11:00 (HS 22/B01)

Q XI

Fr

11:40 (HS 22/B01)

Q XII

Fr

12:20 (HS 22/B01)

Quantenkryptographie mit verschr¨ ankten Zweiphotonenzust¨ anden, Wolfgang Tittel Koh¨ arente Atomoptik mit dem Atomlaser, Michael K¨ohl, Theodor W. H¨ansch, Tilman Esslinger Kristalline Ionenstrahlen, Tobias Sch¨atz, Ulrich Schramm, Dietrich Habs Experimente mit einzelnen Atomen – vom Test der Grundlagen der Quantenphysik zu einer neuen Atomuhr und andere Anwendungen, Herbert Walther Kontrollierte Prozesse mit neutralen Atomen: Einzelne Atome erwarten einzelne Photonen, Dieter Meschede Fundamental limits for coherent manipulation on atom chips, Carsten Henkel, Peter Kr¨ uger Freiraum-Quantenkryptographie u ¨ber große Distanzen, Ch. Kurtsiefer, P. Zarda, M. Halder, H. Weinfurter, P.M. Gorman, P.R. Tapster, J.G. Rarity High-order harmonic generation: a coherent ultrashort emission in the XUV, Pascal Salieres Ultrakurze Pulse mit oktavbreiten Spektren und phasensensitive nichtlineare Optik, U. Morgner, R. Ell, C. Jirauschek, P. Wagenblast, W. Seitz, F.X. K¨artner Optical dipole-dipole coupling between two individual molecules, Christian Hettich, Carmen Schmitt, Jan Zitzmann, Sergei K¨ uhn, Vahid Sandoghdar Quantenphasen¨ ubergang zwischen superfluider und Mott-Isolator Phase in einem ultrakalten Gas von Atomen, Immanuel Bloch, Markus Greiner, Olaf Mandel, T.W. H¨ansch Spin Resonanz mit gespeicherten Ionen, Ch. Wunderlich

Quantenoptik

Tages¨ ubersichten

Fachsitzungen Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q

111 112 113 121 122 123 211 212 213 221 222 223 231 301 302 311 312 313 314

Q Q Q Q Q Q Q

321 322 323 411 412 413 424

Q Q Q Q

431 432 433 434

Q 504

Q 511 Q 513 Q 514

Laser I Optische Technik I Quantum Computing Laser II Optische Technik II Quantum Communication Laser III Nichtlineare Optik I Quantum Information I Teilchenoptik Nichtlineare Optik II Quantum Information II Post Deadline Poster: Fallen, K¨ uhlung, Teilchenoptik Poster: Nichlineare Optik Bose-Einstein Kondensation I Laserspektroskopie Quanteneffekte I Femtosekundenspektroskopie III: Pulskontrolle (gemeinsam mit FV MO) Bose-Einstein Kondensation II Laser in der Medizin und Umweltmesstechnik Quanteneffekte II Fallen und K¨ uhlung I Geo600 Quanteneffekte III Femtosekundenspektroskopie VI: Kristalle und Nanopartikel (gemeinsam mit FV MO) Poster: Quanteneffekte Poster: Quanteninformation Poster: Laser – Grundlagen und Anwendungen Poster: Femtosekundenspektroskopie und ultrakurze Pulse (gemeinsam mit FV MO) Femtosekundenspektroskopie VII: Intensive Laserfelder, Erzeugung hoher Harmonischer (gemeinsam mit FV MO) Fallen und K¨ uhlung II Quanteneffekte IV Femtosekundenspektroskopie VIII: Pulserzeugung und Phasenkontrolle (gemeinsam mit FV MO)

Mitgliederversammlung des Fachverbands Quantenoptik Mi 13:15–13:45

HS 22/B01

Vorl¨aufige Tagesordnung: 1. 2. 3. 4. 5.

Berichte Wahl des FV-Vorsitzenden Wahl des stellvertretenden FV-Vorsitzenden Tagungen 2003 und 2004 Verschiedenes

Gez. M. Wilkens

Mo Mo Mo Mo Mo Mo Di Di Di Di Di Di Di Mi Mi Mi Mi Mi Mi

14:00–16:00 14:00–15:45 14:00–16:00 16:30–18:30 16:30–17:45 16:30–18:30 14:00–15:45 14:00–15:30 14:00–16:00 16:30–18:30 16:30–18:00 16:30–18:30 19:00–20:40 11:00–13:00 11:00–13:00 14:00–16:00 14:00–16:15 14:00–16:00 14:00–15:45

HS 22/B01 HS 22/108 HS 11/215 HS 22/B01 HS 22/108 HS 11/215 HS 22/B01 HS 22/108 HS 11/215 HS 22/B01 HS 22/108 HS 11/215 HS 11/215 Schloss Schloss HS 22/B01 HS 22/108 HS 01/E02 HS 15/E07

Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q

111.1–111.8 112.1–112.7 113.1–113.8 121.1–121.8 122.1–122.5 123.1–123.8 211.1–211.7 212.1–212.6 213.1–213.8 221.1–221.8 222.1–222.6 223.1–223.8 231.1–231.10 301.1–301.38 302.1–302.11 311.1–311.8 312.1–312.9 313.1–313.7 314.1–314.7

Mi Mi Mi Do Do Do Do

16:30–18:30 16:30–18:45 16:30–18:15 14:00–16:00 14:00–16:00 14:00–15:45 16:30–17:30

HS HS HS HS HS HS HS

Q Q Q Q Q Q Q

321.1–321.8 322.1–322.9 323.1–323.7 411.1–411.8 412.1–412.6 413.1–413.7 424.1–424.4

Do Do Do Do

16:30–18:30 16:30–18:30 16:30–18:30 17:30–19:30

Schloss Schloss Schloss Schloss

Q Q Q Q

431.1–431.14 432.1–432.13 433.1–433.28 434.1–434.23

Fr 11:00–13:00

HS 15/E07

Q 504.1–504.8

Fr 14:00–15:45 Fr 14:00–16:00 Fr 14:00–16:15

HS 22/B01 HS 11/215 HS 15/E07

Q 511.1–511.7 Q 513.1–513.8 Q 514.1–514.9

22/B01 22/108 01/E02 22/B01 22/108 01/E02 15/E07

Quantenoptik

Hauptvortr¨ age

Hauptvortr¨ age Hauptvortrag

Q I Mo 14:00 HS 15/E10 Quantenkryptographie mit verschr¨ ankten Zweiphotonenzust¨ anden — •Wolfgang Tittel — Institute of Physics and Astronomy, University of Aarhus, Ny Munkegade, DK-8000 Aarhus, Denmark Seit der Entdeckung 1984 hat sich die Quantenkryptographie (auch Quantenschl¨ ussel¨ ubertragung) in rasantem Tempo entwickelt und steht heute als erstes Protokoll der Quanteninformationsverarbeitung kurz vor dem Sprung zu einer industriellen Anwendung. Der Grossteil der Prototypen beruht auf dem Einsatz von schwachen Pulsen zur Realisierung von einzelnen Photonen als Tr¨ager der Quanteninformation. K¨ urzlich wurden ebenfalls auf Quantenkorrelationen von Photonenpaaren basierende Systeme entwickelt. Nach einer kurzen Einf¨ uhrung in auf schwachen Pulsen basierende Realisierungen werden zur Zeit noch bestehende Probleme angesprochen - Reichweite bzw. Sicherheit der Schl¨ ussel¨ ubertragung. Eine m¨ogliche L¨osung bieten auf Photonenpaarkorrelationen basierende Systeme. Nach einer Einf¨ uhrung in die nicht-klassischen Eigenschaften solcher Paare und deren Einsatz in der Quantenkryptographie wird eine konkrete Realisierung n¨aher vorgestellt. Diese beruht auf sogenannten zeitverschr¨ankten Photonenpaaren und eignet sich besonders gut zur Schl¨ ussel¨ ubertragung u ¨ ber Glasfasern. Abschliessend werden Vorund Nachteile der verschiedenen Realisierungen gegen¨ ubergestellt und ein Ausblick in die m¨ogliche weitere Entwicklungen gegeben.

Hauptvortrag

Q II Mo 14:40 HS 15/E10 Koh¨ arente Atomoptik mit dem Atomlaser — •Michael K¨ ohl1 , ur Theodor W. H¨ ansch2 und Tilman Esslinger1 — 1 Institut f¨ Quantenelektronik, ETH Z¨ urich, CH-8093 Z¨ urich, Schweiz — 2 Sektion Physik der Universit¨at M¨ unchen, Schellingstraße 4/III, 80799 M¨ unchen Atomlaserstrahlen, die aus atomaren Bose-Einstein Kondensaten extrahiert werden, stellen eine koh¨arente Materiequelle mit faszinierenden Eigenschaften dar: der sich im Gravitationsfeld ausbreitende Strahl ist u ¨ber seine gesamte L¨ange phasenkoh¨arent. Dies konnten wir erstmals im Experiment direkt nachweisen [1]. Der Atomlaserstrahl wird an einem Spiegel f¨ ur Materiewellen retro-reflektiert, so daß sich der einlaufende und der reflektierte Anteil des Strahls mit einer Zeitverz¨ogerung u ¨berlagern. Aus dem Kontrast des resultierenden Interferenzmusters wird die Linienbreite und somit die Koh¨arenzzeit des Atomlaserstrahls bestimmt. F¨ ur den Einsatz von koh¨arenten Atomlaserstrahlen in Pr¨azisionsanwendungen wie Atominterferometern haben wir koh¨arenzerhaltende atomoptischen Elemente wie Spiegel, Strahlteiler und Resonator [2] sowie ein kontinuierliches, zustand-selektives Nachweisverfahren f¨ ur den Strahl [3] entwickelt. [1] M. K¨ohl, T.W. H¨ansch, T. Esslinger, Phys. Rev. Lett. 87, 160404 (2001). [2] I. Bloch, M. K¨ohl, M. Greiner, T.W. H¨ansch, T. Esslinger, Phys. Rev. Lett. 87, 030401 (2001) [3] M. K¨ohl, T.W. H¨ansch, T. Esslinger, Phys. Rev. A (Rapid Comm.), im Druck.

Hauptvortrag

Q III Mo 15:20 HS 15/E10 Kristalline Ionenstrahlen — •Tobias Sch¨ atz, Ulrich Schramm und Dietrich Habs — Sektion Physik der LMU M¨ unchen Vor mehr als 15 Jahren wurde der Phasen¨ ubergang zum kristallinen Ionenstrahl, der eine neue Materieform in der Beschleunigerphysik darstellt, vorhergesagt und k¨ urzlich im Speicherring PALLAS (f¨ ur Strahlenergien kleiner 10 eV) erstmals realisiert. Kristalline Strahlen sind nicht nur die brillantesten Ionenstrahlen, sie zeichnen sich durch fundamental neue Eigenschaften aus, zeigen z.B. eine hohe Resistenz gegen Heizprozesse und u uhlung mehrere tausend Uml¨aufe. ¨berleben damit auch ohne K¨ Dreidimensionale kristalline Strahlen werden erreicht, gepulste Strahlen k¨onnen kristallisiert, ihre Struktur und Dimensionalit¨at variiert werden, ohne den Kristallstrahl dabei aufzuschmelzen. Es werden die experimentellen Ergebnisse aus PALLAS vorgestellt, die auftretenden Limitierungen und Gegenmaßnahmen aufgezeigt und M¨oglichkeiten diskutiert, die hier gewonnenen Resultate auf große Speicherringe zu u ¨bertragen.

Hauptvortrag

Q IV Di 11:00 HS 22/B01 Experimente mit einzelnen Atomen – vom Test der Grundlagen der Quantenphysik zu einer neuen Atomuhr und andere Anwendungen — •Herbert Walther — Sektion Physik der Universit¨at M¨ unchen und Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, 85748 Garching b. M¨ unchen Experimente mit einzelnen Atomen werden diskutiert, wobei in erster Linie auf die Quantenph¨anomene in der Strahlungswechselwirkung einge¨ gangen wird. Weiterhin wird ein Uberblick u ¨ber die Anwendungen der Experimente insbesondere f¨ ur eine neue Atomuhr, f¨ ur die Quanteninformation und f¨ ur Experimente zum Quantencomputer gegeben. Experiments with single atoms will be reviewed being performed to study the quantum phenomena in radiation interaction. Furthermore applications will be discussed aiming mainly to a new frequency standard and applications in quantum information and quantum computing.

Hauptvortrag Q V Di 11:40 HS 22/B01 Kontrollierte Prozesse mit neutralen Atomen: Einzelne Atome erwarten einzelne Photonen — •Dieter Meschede — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Universit¨at Bonn Wir stellen ein Experiment vor, das es erlauben wird, Quantenprozesse zwischen neutralen Atomen und Lichtfeldern auf der Ebene einzelner Atome und Photonen genau zu kontrollieren. In einer magneto-optischen Falle wird dazu eine genau festgelegte, kleine Anzahl von neutralen Atomen pr¨apariert. Sie werden anschließend mit 100 Prozent Ausbeute in eine optische Dipolfalle umgeladen, die perfekte Kontrolle aller inneren und ¨außeren Freiheitsgrade verspricht. Die Dipolfalle wirkt als ”optische Pinzette” und erlaubt es, ein, zwei oder mehr Atome in deterministischer Weise und u ¨ber Distanzen bis zu 1cm an andsere Orte zu bef¨ordern. Die Atome k¨onnen zum Beispiel in einen Resonator eingebracht werden, in welchem die Wechselwirkung mit dem Strahlungsfeld geschaltet werden kann. Dabei sollten sich u.a. verschr¨ankte Zust¨ande herstellen lassen. Hauptvortrag

Q VI Di 12:20 HS 22/B01 Fundamental limits for coherent manipulation on atom chips — •Carsten Henkel1 and Peter Kr¨ uger2 — 1Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Potsdam, D–14469 Potsdam — 2 Physikalisches Institut, Universit¨at Heidelberg, D–69120 Heidelberg Miniaturization is expected to enhance the potential of atom optics, as did the integration of electronic circuits. Atom chips currently trap atoms a few micrometers above a structured substrate using electric currents, charges or micromagnets. In these small devices, thermal or technical noise generates electromagnetic field fluctuations and reduces the trap lifetimes and the atomic coherence. We focus here on magnetic traps based on wires and investigate the fundamental limits imposed by current shot noise. Estimates show that shot noise does play a role for atoms in µm-sized traps and limits their lifetime on a timescale of seconds. We discuss the 3D magnetic field geometry in chip traps and identify strategies to reduce loss and decoherence rates. Preliminary measurements indicate that current noise is yet above the shot noise level and may explain the observed loss of a trapped cloud (D. Cassettari, Ph.D. thesis, University of Innsbruck 2000).

Hauptvortrag

Q VII Do 11:00 HS 22/B01 Freiraum-Quantenkryptographie u ¨ ber große Distanzen — •Ch. Kurtsiefer1 , P. Zarda1 , M. Halder1 , H. Weinfurter1 , P.M. Gorman2 , P.R. Tapster2 und J.G. Rarity2 — 1 Sekt. Physik der LMU M¨ nchen, schellingstr. 4, 80799 M¨ unchen — 2 Qinetiq, St.Andrews Rd, Malvern, UK WR14 3PS Einer der wenigen bereits realisierten Anwendungen der Quanteninformation ist der sichere Schl¨ usselaustausch zwischen zwei Parteien. Durch Versenden von einzelnen polarisierten Photonen kann dabei ein Schl¨ ussel aufgebaut werden, wobei ein m¨oglicher Abh¨orversuch sofort erkannt wird. Die gr¨oßte Herausforderung bei gegenw¨artigen, faserbasierten Realisierungen ist die begrenzte Reichweite des Verfahrens, die durch optische ¨ Verluste im Ubertragungskanal vorgegeben ist. Wir berichten u ¨ber ein erfolgreiches Quantenkryptographie-

Quantenoptik Experiment u ¨ber eine freie Strecke von 24.3 km, basierend auf einem BB84-Protokoll unter Verwendung von schwachen koh¨arenten Pulsen, ¨ und diskutieren die dort aufgetretenen Ubertragungsund Bitfehlerraten. Dieses Experiment mit kompakten und zuverl¨assigen Modulen demonstriert nicht nur die Praktikabilit¨at eines Quanten-Schl¨ usselaustauschs in urbanen optischen Richtfunkverbindungen, sondern auch deren Verwendbarkeit in einer Erde-Satellit-Verbindung, die ein Durchbrechen der gegenw¨artigen Reichweitebeschr¨ankung der Quantenkryptographie erlauben w¨ urde.

Hauptvortr¨ age molecules meet two criteria: 1) they have to be very close to each other and 2) their resonance frequencies have to be similar. We found two such molecules and by varying the intensity and frequency of the excitation laser we have seen that at high intensities a new resonance appears near the average frequency of the two molecules. At this resonance we observed photon bunching in the fluorescence which is an evidence that this resonance belongs to a two photon excitation into the state where both molecules are excited. We present the experimental data and a theoretical description by solving the master equation for the total system.

Hauptvortrag

Q VIII Do 11:40 HS 22/B01 High-order harmonic generation: a coherent ultrashort emission in the XUV — •Pascal Salieres — CEA-SPAM, Centre d’Etudes de Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France High-order harmonic generationof intense laser pulses in rare gases is of fundamental interest since it provides a probe of the ultrafast atomic dynamics in a strong laser field. It is also a spectacular nonlinear phenomenon, with harmonic orders as high as 300 extending the emission down to 3 nm. The harmonic source presents unique properties in the XUV spectral range (high spatial and temporal coherence, ultrashort duration, high repetition rate). A growing number of applications are reported in various areas of physics, ranging from atomic and molecular spectroscopy to solid-state and plasma physics. Finally, the possibility of producing sb-fs pulses has recentlz been demonstrated.

Hauptvortrag Q IX Do 12:20 HS 22/B01 Ultrakurze Pulse mit oktavbreiten Spektren und phasensensitive nichtlineare Optik — •U. Morgner1 , R. Ell1 , C. Jirauschek1 , artner1,2 — 1 IHQ, UniverP. Wagenblast1 , W. Seitz1 und F.X. K¨ sit¨at Karlsruhe(TH) — 2 MIT, Cambridge, USA Neuartige optische Komponenten und Resonator-Topologien erm¨oglichen es, direkt aus einem Kerr-Linsen-modengekoppelten Laseroszillator 5-fs-Pulse mit oktavbreiten Spektren zu erzeugen [1]. Schl¨ usselelemente sind phasenkorrigierende Spiegel (”double-chirped mirrors”), die eine Dispersionskorrektur u ¨ber eine Oktave von 600-1200 nm erm¨oglichen. Die oktavbreiten Spektren erlauben es, mit einem sehr einfachen Experiment die Puls-zu-Puls Tr¨ager-Einh¨ ullenden-Phasenverschiebung im Pulszug ohne zus¨atzliche externe spektrale Verbreiterung zu messen und zu stabilisieren [2]. Das neue Gebiet der phasensensitiven nichtlinearen Optik besch¨aftigt sich mit der Untersuchung von Systemen bez¨ uglich einer Reaktion auf die Unterschiede im Feldverlauf, die sich bei Pulsen einer Dauer weniger optischer Zyklen in Abh¨angigkeit der Tr¨agerEinh¨ ullenden-Phase ergeben. Aus diesen Reaktionen lassen sich dann Erkenntnisse u ¨ber die Systemantwort auf einer Femtosekundenzeitskala extrahieren. F¨ ur derartige Experimente ist es erforderlich, Pulsdauern unter zwei optischen Zyklen zu realisieren. Der Vortrag gibt einen Einblick in die unterschiedlichen Ans¨atze zur weiteren Verk¨ urzung der Pulse und in m¨ogliche Experimente der phasensensitiven nichtlinearen Optik. [1] R. Ell et al. Opt. Lett. 26, 373 (2001) [2] U. Morgner et al. Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001) Hauptvortrag

Q X Fr 11:00 HS 22/B01 Optical dipole-dipole coupling between two individual molecules — •Christian Hettich1 , Carmen Schmitt1, Jan Zitzuhn2 , and Vahid Sandoghdar2 — 1 Department mann2 , Sergei K¨ of Physics, University of Konstanz, Konstanz, Germany — 2 Physical Chemistry Laboratory, ETH, Zurich, Switzerland Here we report the observation of coherent optical dipole-dipole coupling of two individual molecules. We study single fluorescent molecules in solid matrices at low temperatures that show nearly lifetime limited linewidths and very high quantum yields. This together with the well-defined position of a single molecule in a crystal makes it an ideal candidate for a number of experiments. Dipole interaction between single molecules can be studied if the

Hauptvortrag

Q XI Fr 11:40 HS 22/B01 Quantenphasen¨ ubergang zwischen superfluider und MottIsolator Phase in einem ultrakalten Gas von Atomen — •Immanuel Bloch1,2, Markus Greiner1,2 , Olaf Mandel1,2 und T.W. H¨ ansch1,2 — 1 Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universit¨at, ur Schellingstraße 4/III, 80799 M¨ unchen — 2 Max-Planck-Institut f¨ Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Straße 1, 85748 Garching Am absoluten Temperaturnullpunkt ist jede thermische Fluktuation ausgefroren. Doch mikroskopische Quantenfluktuationen k¨onnen dennoch einen makroskopischen Phasen¨ ubergang im Grundzustand eines Vielteilchensystems verursachen. Im Vortrag werden unsere experimentellen Ergebnisse zu einem solchen Quantenphasen¨ ubergang vorgestellt. Dieser tritt auf, wenn ein Bose-Einstein-Kondensat in ein dreidimensionales optisches Gitterpotential geladen wird. F¨ ur ein flaches Gitterpotential bilden die Atome eine superfluide Phase, bei dem jedes Atom u ¨ber das Gitter delokalisiert ist und eine perfekte Phasenkoh¨arenz besteht. F¨ ur ein tiefes Gitterpotential bewirkt die repulsive Wechselwirkung zwischen ¨ den Atomen einen Ubergang in eine Mott-Isolator Phase, bei der eine feste Zahl von Atomen auf Gitterpl¨atze lokalisiert ist und keine Phasenkoh¨arenz besteht. Im Experiment wird der Phasen¨ ubergang reversibel getrieben und die charakteristische L¨ ucke im Anregungsspektrum des Mott Isolators nachgewiesen. Die Experimente dringen in ein neues Regime der Physik der ultrakalten Quantengase vor, das von starken Korrelationen zwischen den Atomen dominiert wird und sich nicht mehr durch die u ¨blichen Thorien der schwach wechselwirkenden Bosegase beschreiben l¨aßt.

Hauptvortrag Q XII Fr 12:20 HS 22/B01 Spin Resonanz mit gespeicherten Ionen — •Ch. Wunderlich — Institut f¨ ur Laser-Physik, Universit¨at Hamburg Elektrodynamisch gespeicherte Ionen sind ideal geeignet, grundlegende Fragen der Quantenmechanik, z. B. verbunden mit Verschr¨ankung, Dekoh¨arenz und Quanten-Informationsverarbeitung (QIV), zu untersuchen. In solchen Experimenten werden interne und externe Freiheitsgrade der Ionen u ¨blicherweise durch Einstrahlen von Laserlicht gekoppelt. Wir konnten zeigen, dass in einer Paul-Falle mit zus¨atzlichem Magnetfeldgradienten ein neuer Kopplungsterm zwischen Ionen auftritt analog der Spin-Spin-Kopplung in Molek¨ ulen, die f¨ ur KernspinresonanzExperimente genutzt werden - und damit die Kontrolle des Quantenzustands mehrerer Ionen auch mit langwelliger Strahlung (z. B. im Mikrowellenbereich) m¨oglich ist [1]. Eine in einer linearen Paul-Falle gespeicherte Kette von N Ionen kann somit als N-Qubit Molek¨ ul mit einstellbarer Kopplungskonstante betrachtet werden. Es werden Experimente mit einzelnen 171Yb+ Ionen vorgestellt, wobei zwei Hyperfein-Zust¨ande des elektronischen Grundzustands als Qubit dienen. Die Zustandsbestimmung von Qubits ist ein grunds¨atzliches Problem der Quantenmechanik und wichtig f¨ ur die QIV. Wir f¨ uhren eine selbstlernende Zustandssch¨atzung an identisch pr¨aparierten Qubits durch, d. h. die Messbasis wird w¨ahrend einer Mess-Sequenz abh¨angig von den vorherigen Ergebnissen gew¨ahlt [2]. [1] F. Mintert, Ch. Wunderlich, Phys. Rev. Lett. 87, 257904 (2001). Ch. Wunderlich in Laser Physics at the Limit, Springer, S.261 (2001). [2] Th. Hannemann et al., quant-ph/0110068.

Quantenoptik

Montag

Fachsitzungen – Fach-, Kurzvortr¨ age und Posterbeitr¨ age –

Q 111 Laser I Zeit: Montag 14:00–16:00 Q 111.1 Mo 14:00 HS 22/B01 Ein kompakter leistungsverst¨ arkter Halbleiterlaser bei 850880 nm f¨ ur die Resonanzionisations-Massenspektrometrie — •Philipp Schumann, Christopher Geppert, Peter M¨ uller und Klaus Wendt — Institut f¨ ur Physik, Johannes Gutenberg-Universit¨at Mainz Zum Einsatz der hochaufl¨osenden resonanten LaserionisationsMassenspektrometrie in der isotopenselektiven Ultraspurenanalyse werden am Institut f¨ ur Physik der Johannes Gutenberg-Universit¨at Mainz leistungsstarke kontinuierliche Laser mit Frequenzbreiten von < 5 MHz ben¨otigt. F¨ ur den Aufbau einer preisg¨ unstigen und kompakten Apparatur sind Diodenlaser mit externen Gitterresonatoren pr¨adestiniert. Um die gew¨ohnlichen Leistungsbeschr¨ankungen dieser Systeme u ¨ berwinden zu k¨onnen, wurde zur Leistungsverst¨arkung ein Injection-Locking-System f¨ ur den Wellenl¨angenbereich 850-880 nm aufgebaut. Das beschriebene Lasersystem zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise aus und arbeitet mit leicht austauschbaren, kommerziell erh¨altlichen Laserdioden f¨ ur Master- und geseedeten Slave-Laser. Gegenw¨artig wird bei Einsatz einer 0.5 W Verst¨arkerdiode eine Ausgangsleistung von 260 mW bei einer Frequenzbreite < 2.5 MHz in einem kompakten Strahlprofil erreicht. Die modensprungfreie Durchstimmbarkeit betr¨agt > 3 GHz. Diese Werte k¨onnen durch eine st¨arkere Entspiegelung der Verst¨arkerdiode noch verbessert werden. Q 111.2 Mo 14:15 HS 22/B01 Spektral abstimmbarer Halbleiterlaser mit Resonator-interner Fourier-Transformation — •Stefan Hoffmann1, Martin Hofmann1 und Martin Breede2 — 1 AG Werkstoffe der Mikroelektronik, Geb. IC2, Ruhr-Universit¨at Bochum, 44780 Bochum — 2 Fachbereich Physik der Philipps-Universit¨at Marburg, 35032 Marburg Eine neue Resonatorkonfiguration f¨ ur spektral abstimmbare Laser wird vorgestellt und bzgl. ihres Potentials f¨ ur verschiedene Anwendungen analysiert. Das Grundkonzept beruht auf einer Resonator - internen Fourier - Transformation, die zu einer r¨aumlichen Trennung der Spektralkomponenten des Lasers f¨ uhrt und damit rein elektrooptisch kontrollierte Wellenl¨angenabstimmung erlaubt. Weiterhin wird die simultane Kontrolle mehrerer Verst¨arkungsmedien in einem Resonator demonstriert, die eine wesentliche Erweiterung des Abstimmbereiches erm¨oglicht und es wird ein durch nur einen Kontrollparameter abstimmbarer 490 nm Laser mit Resonator - interner Frequenzverdopplung demonstriert. Ein herausragender Vorteil des neuen Systems ist die M¨oglichkeit des kontrollierten simultanen Betriebs auf zwei oder mehr Wellenl¨angen, den wir zweifelsfrei nachweisen und zur Erzeugung von Differenzfrequenzen im THz-Bereich nutzen. Q 111.3 Mo 14:30 HS 22/B01 Schmalbandiger Betrieb von Breitstreifen-Diodenlasern in externen Resonatoren — •Danilo Skoczowsky, Volker Raab und Ralf Menzel — Physik, Photonik; Universit¨at Potsdam; Am Neuen Palais 10; D-14469 Potsdam In der Vergangenheit ist es gelungen, mit Breitstreifen-Diodenlasern durch Einsatz externer Resonatoren Licht guter Strahlqualit¨at mit Ausgangsleistungen zwischen 0,5 und 1 W zu erzielen [1]. Die vorgeschlagenen Resonatorkonzepte lassen sich um frequenzselektive Elemente erweitern, um einerseits Durchstimmbarkeit und andererseits Schmalbandigkeit dieser Laserstrahlung zu erreichen. Vorgestellt werden Resonatoren, die sich mittels holographischer Gitter um bis zu 30 nm durchstimmen lassen, wobei die Linienbreite kleiner als 0.5 nm ist. Werden zus¨atzlich Etalons verwandt, ergibt sich eine Linienbreite von weniger als 16 pm, entsprechend 5.4 GHz. Die Ausgangsleistungen liegen im gesamten Frequenzbereich u ¨ber 250 mW mit Strahlpropagationsfaktoren M2 80%) and other properties necessary for certain applications like e.g. well-defined DC peak intensity or high SNR. Moreover, due to the increased size of the smallest feature ot the gratings the fabrication is remarkably easier. For several examples, the fabrication steps for the master element and also the replication process for the production of higher numbers of elements are explained and discussed and the measured optical function of the obtained optical elements is compared with the simulations.

Quantenoptik

Montag

Q 112.5 Mo 15:00 HS 22/108 Strukturanalyse von dielektrischen Schichtsystemen mit Elektronen- und Kraftmikroskopie — •Ron Schulz, Chris Scharfenorth und Hans J. Eichler — Technische Universit¨at Berlin, Optisches Institut, Str. des 17. Juni 135, 10623 Berlin Dielektrische Schichtsysteme werden h¨aufig auf optischen Oberfl¨achen zur Erh¨ohung oder Verminderung der Reflexion sowie zur Herstellung von Interferenzfiltern und Polarisatoren abgeschieden. Die mikrokristalline Struktur von Einzelschichten und Schichtpaketen aber auch die Oberfl¨achenrauigkeit erkl¨aren unerw¨ unschte Streueigenschaften der Probe. Experimentelle Untersuchungen von Glassubstraten und Schichten aus SiO2 und Ta2O5 sowie Oberfl¨achen und Bruchkanten werden vorgestellt. Q 112.6 Mo 15:15 HS 22/108 Ultraschnelles transientes Brechungsindex-Gitter als Schalter f¨ ur die optische Signal¨ ubertragung und das optische Rechnen urgen Reif3,2 — 1 LS Physikalische — •Reiner P. Schmid1,2 und J¨ Chemie und Analytik, BTU Cottbus, Universit¨atsplatz 3-4, 03044 Cottbus, Germany — 2 Joint Lab BTU/IHP, BTU Cottbus, Universit¨atsplatz 3-4, 03044 Cottbus, Germany — 3 LS Experimentalphysik II, BTU Cottbus, Universit¨atsplatz 3-4, 03044 Cottbus, Germany Eine der wichtigsten Voraussetzungen f¨ ur die Erh¨ohung der Bandbreite in der optischen Kommunikation ist der Einsatz optischer Schalter in den Vermittlungsknoten, da die minimal erreichbaren Schaltzeiten elektrischer Schalter durch die relativ grossen RC-Zeitkonstanten limitiert sind. Die dringlichste Aufgabe ist damit die Entwicklung ultraschneller Schalter auf optischer Basis, die gleichzeitig OTDM/WDM-f¨ahig sein sollten. Basierend auf dem nichtlinearen optischen Kerr-Effekt wird die Entstehung eines ultraschnellen transienten Brechungsindex-Gitters in Barium-

fluorid demonstriert, welches in der Lage ist mehrere Wellenl¨angen gleichzeitig auf der Femtosekunden Zeitskala mit einer Gesamtschalteffizienz von >23% zu schalten. Der optische Schalter zeichnet sich durch instantanen Charakter gekoppelt mit einem sehr grossen Schaltkontrast und einer hohen Beugungseffizienz aus. Durch gleichzeitige Erzeugung mehrerer transienter BrechungsindexGitter wird die optische Realisierung einfacher digitaler logischer Operationen auf einer Zeitskala von Femtosekunden demonstriert. Q 112.7 Mo 15:30 HS 22/108 Nichtlinear optische Abbildung der ferroelektrischen Dom¨ anenverteilung in integriert optischen Bauelementen — •Mathias Fl¨ orsheimer1 , Arne Rosenfeldt2 und Harald ur Nukleare Entsorgung, Forschungszentrum Fuchs2 — 1 Institut f¨ Karlsruhe, Postfach 3640, 76021 Karlsruhe — 2 Physikalisches Institut, Universit¨at M¨ unster, Wilhelm-Klemm-Str. 10, 48149 M¨ unster Durch konfokale Frequenzverdopplungs-Mikroskopie wird die Dom¨anenverteilung im Innern und an der Oberfl¨ache ferroelektrischer Proben mit dreidimensionaler fernfeldoptischer Aufl¨osung abgebildet. Die zerst¨orungsfreie Technik erfordert keinerlei Probenvorbereitung. Periodisch invertierte Dom¨anenstrukturen, die zum Zwecke der Quasiphasenanpassung in integriert optische Bauelemente hineingeschrieben werden, k¨onnen bereits auf einer Stufe des Fabrikationsprozesses beobachtet werden, bei dem die Polungselektroden noch vorhanden sind. Das Verfahren basiert auf der Erzeugung eines wesentlich st¨arkeren frequenzverdoppelten Signals an den Dom¨anenw¨anden im Vergleich zum ungest¨orten Volumenmaterial. Die Intensit¨at des im Laserfokus erzeugten Signals wird als Funktion des Abstrahlwinkels gemessen. Die Abstrahlcharakteristik wird mit einem Dipoloszillatormodell quantitativ beschrieben.

Q 113 Quantum Computing Zeit: Montag 14:00–16:00 Q 113.1 Mo 14:00 HS 11/215 Heterogeneous magnesium-indium ion chain for quantum computation — •Volker Ludsteck, Steffen K¨ ohler, Hoi Nok Tsao, Wolfgang Lange, and Herbert Walther — Max-PlanckInstitut f¨ ur Quantenoptik, Garching, Germany Linear chains of ions in a radio frequency trap are ideally suited for performing quantum information processing. The ions take over different tasks: two internal electronic states are used for storing quantum information. The thermal motion of the ions is reduced by means of laser cooling, which is a precondition for vibrational coupling of the qubits. For long-distance transmission of qubits, strong coupling to the photonic field is necessary. Since a single ion species cannot meet all requirements equally well, we propose to use a heterogeneous chain. Two hyperfine ground states of 25Mg+ ions are used as the carriers of quantum information. An ideal candidate for cooling is 115 In+ , since it offers a transition narrow enough for resolved sideband cooling but strong enough for a high cooling rate [1]. Embedding a few indium ions in the chain is sufficient to provide sympathetic cooling for the entire chain. The laser exciting the indium transition does not affect the internal states of magnesium. Therefore, cooling and computation dynamics are completely decoupled, allowing continuous cooling. [1] E. Peik, J. Abel, Th. Becker, J. von Zanthier, H. Walther, Phys. Rev. A 60, 439 (1999). Q 113.2 Mo 14:15 HS 11/215 Experimente zur Verwirklichung eines Quantengatters in einer linearen Ionenfalle — •Mark Riebe, Stephan Gulde, Hartmut H¨ affner, Gavin Lancaster, Paul Barton, Ferdinand SchmidtKaler und Rainer Blatt — Institut f¨ ur Experimentalphysik, Univer¨ sit¨at Innsbruck, A-6020 Innsbruck, Osterreich Wir speichern 40 Ca+ -Ionen in einer linearen Falle. Die Erzeugung von Ionen geschieht durch ein resonantes Photoionisationsschema [1], wodurch Probleme mit elektrostatischen Aufladungen und der Verschmutzung der Fallenelektroden vermieden werden. Zur Realisierung der Qubits benutzen wir den S1/2 -Grundzustand und den metastabilen D5/2Zustand [2]. Logische Gatteroperationen werden durch Einstrahlen von ¨ durchgef¨ uhrt, welches auf einLaserlicht auf dem S1/2 - D5/2-Ubergang zelne Ionen im Kristall fokussiert wird. Die Adressierungsoptik wurde an

Raum: HS 11/215 einer Kette aus zwei Ionen getestet (Abstand d ≈ 6 µm), wobei die Breite des Intensit¨atsprofils (FWHM) zu 2,5 µm bestimmt wurde. In einer zweistufigen K¨ uhlung benutzen wir erst Dopplerk¨ uhlung auf dem S1/2 ¨ ¨ dann Seitenbandk¨ uhlung auf dem S1/2 - D5/2-Ubergang, P1/2 -Ubergang, und erreichen 95 % Grundzustandsbesetzung f¨ ur die axiale Mode, die f¨ ur das Quantengatter benutzt werden soll. Die Energie der Radialbewegung wird allein durch Dopplerk¨ uhlen auf 2-3 Phononen reduziert, was zur Realisierung des Gatters ausreicht. Damit erf¨ ullt unser Experiment die Vorraussetzungen, um Bell-Zust¨ande bzw. ein Cirac-ZollerQuantengatter mit zwei Ionen experimentell zu verwirklichen. [1] S. Gulde et. al. Appl. Phys. B, 73, 8, 861-863 [2] F. Schmidt-Kaler et. al., J. Mod. Opt, 47, No. 14/15, 2573-2582 Q 113.3 Mo 14:30 HS 11/215 Welche Zuverl¨ assigkeit kann man von IonenfallenQuantengattern erwarten? — •Hartmut H¨ affner1 , Stephan urgen Eschner1 , Ferdinand Gulde1 , Christian Roos1,2 , J¨ ur Experimental Schmidt-Kaler1 und Rainer Blatt1 — 1 Institut f¨ Physik, 6020 Innsbruck, Austria — 2 Laboratoire Kastler Brossel, 24, rue Lhom*ond 75231 Paris Wir pr¨asentieren Modellrechnungen zu vorgeschlagenen 2-qubit Quantengattern [1,2] mit Ionenkristallen. Mit den Parametern der zur Zeit in Innsbruck verwendeten Ionenfalle [3] erscheint es f¨ ur den Vorschlag von Cirac und Zoller m¨oglich, Gatterzeiten von 500 µs mit einer Zuverl¨assigkeit von u ¨ber 80 % zu erreichen. Bei zu hoher Gattergeschwindigkeit sinkt die Zuver¨assigkeit durch nicht-resonante Anregung ¨ unerw¨ unschter Uberg¨ ange [4]. Diesen Nachteil vermeidet der Vorschlag von Jonathan et al. [2] und wir erwarten eine Gatterzeit von 70 µs. In den Rechnungen sind die endliche Temperatur des Ionenkristalls, Adressierungsfehler, Magnetfeldschwankungen und Frequenz- und Intensit¨atsschwankungen des Lasers ber¨ ucksichtigt. [1] J. I. Cirac and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 74, 4091 (1995) [2] Jonathan, M. B. Plenio, and P. L. Knight, Phys. Rev. A 62, 042307 (2000) [3] H. Rohde, S. T. Gulde, C. F. Roos, P. A. Barton, D. Leibfried, J. Eschner, F. Schmidt-Kaler, R. Blatt, J. Opt. B 3, S34 (2001) [4] A. Steane, C. F. Roos, D. Stevens, A. Mundt, D. Leibfried, F. Schmidt-Kaler, R. Blatt, Phys. Rev. A 62, 042305 (2000)

Quantenoptik

Montag

Q 113.4 Mo 14:45 HS 11/215 Eine tolerante CNOT-Gatter-Implementierung f¨ ur lineare Ionenanordnungen — •Pahlke Kai1 , XuBo Zou2 und Wolfgang Mathis3 — 1 [emailprotected][emailprotected] — 3 [emailprotected] Es wird eine neuartige CNOT-Gatter-Implementierung f¨ ur die lineare Ionenfalle vorgestellt, die eine Initialisierung in den Grundzustand der kollektiven Schwingungsmode |0 nicht erfordert. Im Gegensatz zu der von Cirac und Zoller vorgeschlagenen Laserpulssequenz arbeitet das in diesem Sinne tolerantere Gatter auch mit dem Schwingungszustand |1 hinreichend genau. Die M¨oglichkeit, aus dieser Eigenschaft Vorteile f¨ ur die Kompensation von die Falle aufheizenden Prozessen zu ziehen, besteht in der Verwendung geeigneter Operationen f¨ ur die R¨ ucksetzung des Schwingungszustandes. Q 113.5 Mo 15:00 HS 11/215 Paradox-based quantum gates with cold trapped ions — •Almut Beige, Wolfgang Lange, and Herbert Walther — Max-PlanckInstitut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Germany Two-qubit gates based on an environment-induced quantum Zeno effect are discussed. Each qubit is formed by two ground states of an ion stored inside a linear trap as part of an ion chain. First, all ions are cooled into the vibrational ground state and additional laser fields are applied. Then a weak laser pulse suffices to perform a CNOT gate with a very high fidelity. If the operation fails, photons are emitted at a high rate. This can easily be detected and the computation can be restarted. Q 113.6 Mo 15:15 HS 11/215 Molecular quantum computing applying optimal control theory — •Carmen M. Tesch and Regina de Vivie-Riedle — MPI for Quantum Optics, Garching, Germany Quantum computing is still a rather young but fast growing field in physics, and so far various approaches to this topic have been made (experimentally and in theory). In this talk we present an alternative approach to quantum computing using the vibrational modes of a molecule to encode qubit systems. To implement one and two quantum logic gates within the qubit system we use femtosecond laser pulses which are designed applying optimal control theory. Acetylene serves as a two-dimensional model system to show the realizability of our approach to quantum computing. Fundamental logic

gates ( with ratios of more than 90% in each case) and the preparation of entanglement are presented. Q 113.7 Mo 15:30 HS 11/215 Skalierbare Vielfachrealisierung von Ensembles lasergek¨ uhlter neutraler Atome f¨ ur die Quanteninformationsverarbeitung — •Tobias M¨ uther, Rainer Dumke, Michael Volk, Felix Buchkremer, Gerhard Birkl und Wolfgang Ertmer — Institut f¨ ur Quantenoptik, Universit¨at Hannover, Welfengarten 1, 30167 Hannover Wir stellen eine neuartige Struktur zur Realisierung eines Registers f¨ ur atomare Qubits vor. Neutrale Atome werden in ein- und zweidimensionalen Matrizen von Dipolfallen gefangen. Diese entstehen durch Fokussieren eines rotverstimmten Laserstrahls mittels eines Mikrolinsensystems. Auf diese Weise konnten bis zu 80 mit Rubidiumatomen gef¨ ullte Speicherzellen realisiert werden. Aufgrund des großen lateralen Abstands der Fallen von 125µm konnte das individuelle Adressieren sowie das zustandsselektive Initialisieren und Auslesen einzelner Speicherzellen gezeigt werden. Wir sind ebenfalls in der Lage, den Abstand der Fallen zu variieren, wie dies f¨ ur verschiedene Vorschl¨age zur Realisierung von Quantengattern ben¨otigt wird. [1] R. Dumke et al., quant-ph/0110140. Gef¨ordert durch die DFG und die Europ¨aische Kommission. Q 113.8 Mo 15:45 HS 11/215 Verschr¨ ankte Zust¨ ande im optischen Gitter — •Boris Nagorny, Thilo Els¨ asser, Hendrik Richter und Andreas Hemmerich — Institut f¨ ur Laserphysik, Universit¨at Hamburg, Jungiusstr. 9, 20355 Hamburg Um quantenlogische Prozesse zwischen Neutralatomen zu realisieren, muß zwischen ihnen ein Wechselwirkungsmechanismus eingef¨ uhrt werden. Sind die Atome in der Stehwellendipolfalle eines HochfinesseRingresonators gefangen, so kommt es zu gemeinsamer Wechselwirkung mit dem Lichtfeld mittels koh¨arenter Rayleighstreuung. Hierbei werden die Bewegungen einzelner Atome zu kollektiven Schwingungen gekoppelt. Dieser Effekt wird durch die hohe Lebensdauer ( 5 µs ) der gestreuten Photonen im Resonator verst¨arkt. In unserem Experiment werden RbAtome aus einem Hintergrundgas in einer magneto-optischen Falle gefangen und von dort durch die Spontankraft eines K¨ uhllaserstrahls in eine zweite magneto-optische Falle in einer UHV-Kammer transferiert. Diese zweite MOT dient zum Laden der Stehwellenfalle. Durch die Anregung und den Nachweis von kollektiven Schwingungen durch Ramanpulse kann die Kopplung der Atome in der Stehwellenfalle gezeigt werden.

Q 121 Laser II Zeit: Montag 16:30–18:30 Q 121.1 Mo 16:30 HS 22/B01 Charakterisierung von Hochleistungs-Nd:YAG-Lasern — •Sven Herden1 , Volker Quetschke1 , Michele Heurs1 , Benno Wilur Atom- und Moke1,2 und Karsten Danzmann1,2 — 1 Institut f¨ lek¨ ulphysik, Universit¨at Hannover, Callinstr. 38, 30167 Hannover — 2 Max-Planck-Institut f¨ ur Gravitationsphysik, Teilinstitut Hannover, Callinstr. 38, 30167 Hannover Gravitationswellendetektoren wie GEO 600 oder LIGO werden mit Hochleistungs-200W-Nd:YAG-Lasern betrieben. Diese Laser m¨ ussen eine sehr hohe Strahlqualit¨at aufweisen. Im Rahmen dieses Vortrages wird ein Apparat vorgestellt, der Lasersysteme vermessen kann und somit der Arbeitsgruppe als Entscheidungshilfe bei der Vorauswahl des Lasersystems f¨ ur zuk¨ unftige Gravitationswellendetektoren dient. Die Strahlqualit¨at wird in puncto Amplituden-, Frequenz- und Positionsrauschen charakterisiert. Benutzt werden dazu das Pound-DreverVerfahren und differentielle Wellenfrontabtastung. Der gesamte Aufbau ist klein, kompakt und transportabel und erm¨oglicht somit, die Untersuchungen in den verschiedenen Entwicklungslaboren durchzuf¨ uhren. Q 121.2 Mo 16:45 HS 22/B01 Nd:YAG Laser mit einer Absolut Frequenzstabilit¨ at von einigen Hertz — •Mario Eichenseer, Alexander Yu. Nevsky, Joachim von Zanthier und Herbert Walther — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik und Sektion Physik der LMU M¨ unchen

Raum: HS 22/B01 +

Ein einzelnes In Ion, das in einer RF-Falle gespeichert ist, stellt einen der vielversprechendsten Kandidaten f¨ ur einen optischen Frequenzstandard dar, mit einer erwarteten Ungenauigkeit von 10−18 . Um den 1 S0 −3P0 Uhren¨ ubergang bei 236 nm (∆ν = 0, 8 Hz) anzuregen, benutzen wir die zweimal frequenzverdoppelte Linie bei 946 nm eines diodengepumpten, quasimonolithischen nichtplanaren Ringlasers (MISER). Um die Linienbreite und die Frequenzstabilit¨at des Lasers zu verbessern, ist es notwendig den Referenz-Resonator von mechanischen Vibrationen, akustischen Schwingungen, Temperaturschwankungen und Laserleistungsfluktuationen bestm¨oglich zu isolieren. Eine vielversprechende Methode ist der Gebrauch von aktiv schwingungsisolierten (ASI) Systemen. Wir erhalten auf diese Weise eine Linienbreite von etwa 5 Hz f¨ ur eine Mittelungszeit von 26 s (2,5 Hz f¨ ur τ =1 − 2 s). Im Vortrag wird eine detailierte Analyse des ASI-Systems gegeben, sowie der Einfluss verschiedener Faktoren auf die Stabilit¨at der Laserfrequenz diskutiert. Q 121.3 Mo 17:00 HS 22/B01 Efficient generation of blue light at 469 nm by frequency doubling of a diode-pumped Nd:YAG laser — •Ralf Koch, Stefan Bjurshagen, and David Evekull — Acreo AB, Electrum 236, SE-164 40 Kista, Sweden The 4 F3/2 → 4 I9/2 transition at 946 nm (R1 → Z5 ) in Nd:YAG attracts particular attention as it allows generation of blue light by frequency doubling. However, efficient lasing on this transition at 946 nm is considerably more difficult to achieve than on the 1064 nm line. The

Quantenoptik problems with the 946 nm transition are its quasi-three-level nature and a very small stimulated-emission cross section [1]. There is another, even weaker transition at 938.5 nm (R2 → Z5 ) [2]. We report efficient operation of a diode-end-pumped Nd:YAG laser at 938.5 nm. The 938.5 nm and the 946 nm lines both have the same lower laser level. To suppress lasing at the 946 nm line, we have used frequency selection provided by an uncoated quartz etalon, inserted into the laser resonator. We obtained a continuous wave output power of 3.9 W. We believe that this represents the highest cw power demonstrated for a Nd:YAG laser at 938.5 nm. Single-pass frequency doubling in periodically poled KTP delivered a power of 88 mW at 469 nm. By intracavity frequency doubling we achieved an output of 200 mW in the blue. [1] T.Y. Fan and R.L. Byer, IEEE J. Quantum Electron. QE-23 (1987) 605-612 [2] M. Birnbaum, A.W. Tucker, and P.J. Pomphrey, IEEE J.Quantum Electron. QE-8 (1972) 501 Q 121.4 Mo 17:15 HS 22/B01 Diodengepumptes Tm:YLF - Ho:YAG Lasersystem — •Martin Schellhorn, Antoine Hirth, Christelle Kieleck und Michael von Salisch — Deutsch-Franzoesisches Forschungsintitut ISL, 5 rue du General Cassagnou, F-68301 Saint-Louis, France Zum Pumpen von optisch parametrischen Oszillatoren f¨ ur den 3-5 mum Bereich wird eine Lichtquelle mit guter Strahlqualit¨at bei 2.1 mum ben¨otigt. Tm:YLF Kristalle k¨onnen direkt bei 792 nm diodengepumpt werden und emittieren im Absorptionsband 1.9 - 1.95 mum von Ho:YAG Kristallen, deren Emissionsbereich bei 2.1 mum liegt. Es werden zwei unterschiedliche Architekturen vorgestellt: 1. zwei getrennte Laserkavit¨aten, Tm:YLF pumpt Ho:YAG und 2. ”intracavity” Pumpen von Ho:YAG, d.h. Tm:YLF und Ho:YAG in gleicher Laserkavit¨at. Die experimentellen Ergebnisse werden mit Simulationsrechnungen verglichen. Ziel der Arbeit ist es, eine Bewertung beider Architekturen vorzunehmen. Q 121.5 Mo 17:30 HS 22/B01 Self-mode-locking in diode-pumped SQS Nd3+ ,Cr4+ :YAG laser abler1 , Baining Liu1 , Hans J. Eich— •Lin Yang1 , Volker G¨ ler1 , and Zhiguo Zhang2 — 1 Optical Institute, Technical University Berlin, Str. d. 17. Juni 135, D-10623 Berlin, Germany — 2 Laboratory of Optical Physics, Institute of Physics and Center for Condensed Matter Physics, Chinese Academy of Sciences, P. O. Box 603, Beijing 100080, China We report the observation of self-mode-locking in a diode pumped selfQ-switched Nd3+ ,Cr4+ :YAG laser. This phenomenon, which is believed to have been previously unreported, results from significant excited state absorption of the Cr4+ ion in the codoped host during the self-Q-switched laser pulses. The self-mode-locking occurs already slightly above the SQS laser threshold at an intra-cavity saturable intensity of only 1.0 MW/cm2 . Experiments using different laser configurations show that long cavities exhibit stable mode locking and better modulation depth through coupling of many modes, while short cavities exhibit very low threshold but instable mode locking. V. G¨abler’s e-mail address is [emailprotected]. Q 121.6 Mo 17:45 HS 22/B01 Multiwatt 1064nm and 1320nm Nd3+ :YAG ceramic laser — •Volker G¨ abler1 , Hans J. Eichler1 , Alexander A. Kaminskii2 , and Ken-ichi Ueda3 — 1 Optical Institute, Technical University Berlin, Str. d. 17. Juni 135, D-10623 Berlin, Germany — 2 Institute of Crystallography, Russian Academy of Sciences, Leninsky pr. 59, 117333 Moscow, Russia — 3 Institute for Laser Science, University of ElectroCommunications, 1-5-1 Chofugaoka, Chofu, Tokyo 182-8585, Japan

Montag Ceramic laser materials are now taken into application to replace common single crystaline laser hosts. Since the manufacturing of ceramics has been developed to high quality state, thoses materials will now be testet for all kinds of YAG laser systems. The first available high quality laser ceramic use to be Nd3+ :YAG. In our labs we examined different laser transitions mainly on 1064nm and 1320nm in comparison to single crystal materials. Experimental results and basis properties of Nd3+ :YAG ceramic lasers will be presented. Although many dopants are possible, Neodymium doped ceramics will have the most importance in replacing single-crystal lasers in the near future. V. Gaebler’s e-mail address is [emailprotected]. Q 121.7 Mo 18:00 HS 22/B01 arker f¨ ur 1.5 Diodengepumpte Er3+ /Yb3+ double-clad Faserverst¨ µm — •Kai L¨ unstedt1 , Hanno M. Kretschmann2 , Klaus Peterunter Huber1 — 1 Institut f¨ ur Laser-Physik, Universit¨at mann1 und G¨ Hamburg — 2 Lamon AG F¨ ur die optische Kommunikation im Wellenl¨angenbereich um 1.5µm sind optische Verst¨arker von besonderer Bedeutung um Signalverluste durch D¨ampfung in Glasfasern zu kompensieren. Diese lassen sich in Erbium-dotierten single-mode diodengepumpten Faserverst¨arkern realisieren. Die Ausgangsleistung dieser Verst¨arker ist auf etwa 100 ¨ mW begrenzt. F¨ ur gr¨oßere Ubertragungsstrecken und eine h¨ohere ¨ Ubertragungssicherheit sind jedoch gr¨oßere Ausgangsleistungen w¨ unschenswert. Durch die Verwendung des Prinzips des Doppelkernpumpens von Glasfasern lassen sich multimodige Diodenlaser h¨oherer Leistung als Pumpquelle verwenden. Um eine bessere Pumpabsorption zu gew¨ahrleisten, kann man mit Yb3+ -Ionen kodotierte Glasfasern verwenden. Mittels dieser Techniken gelang es mit einem aus wenigen Komponenten bestehenden Aufbau mit relativ kurzen (Faserl¨angen von deutlich unter 10 m) Er3+ /Yb3+ dotierten Doppelkernfasern einen optischen Verst¨arker mit einer Ausgangsleistung von bis zu 570 mW bei einer Pumpleistung von 3.5 W und mit guter Signalqualit¨at zu realisieren. Verschiedene Verst¨arkeranordnungen mit verschiedenen Pumpquellen, Glasfasern und Koppeloptiken wurden miteinander verglichen. Q 121.8 Mo 18:15 HS 22/B01 Green upconversion lasing of Er3+ :LiLuF4 using extra cavity pump feedback — •Sebastian B¨ ar, Ernst Heumann, Hanno Scheife, and G¨ unter Huber — Universit¨at Hamburg, Institut f¨ ur Laser-Physik, Jungiusstr. 9a, D-20355 Hamburg In this paper on upconversion lasing of Er3+ :LiLuF4 will be reported. The first Er3+ :LiLuF4 room-temperature continuous wave up-conversion laser emitting in the green spectral region has successfully been demonstrated in our laboratory. Here, we report on a significant improvement of the laser performance. Powerful green upconversion lasing of Er3+ :LiLuF4 at room temperature could be achieved by use of a resonator external mirror for back reflection of the nonabsorbed pump power into the laser crystal. As pump source an all solid state Ti:sapphire laser was used with a maximum output power of 2.8 W at 974 nm. The slope effeciency is 9% with respect to the incident pump power and as high as 50% with respect to the absorbed pump power. The maximum output of 152 mW represents to our best knowledge the highest value of a room temperature continuous wave crystalline green Er-upconversion laser so far. The new laser setup as well as the spectroscopic investigations (ground state absorption, excited state absorption, fluorescence, lifetime) will be presented in the talk.

Quantenoptik

Montag

Q 122 Optische Technik II Zeit: Montag 16:30–17:45

Raum: HS 22/108

Q 122.1 Mo 16:30 HS 22/108 Dreidimensionale lokalisierte Mikrogitter zur optischen Datenspeicherung in mehreren Ebenen — •Martin Trefzer, Susanna Orlic und Hans J. Eichler — Optisches Institut, Technische Universit¨at Berlin, Strasse des 17. Juni 135, 10623 Berlin Die mikroholographische Datenspeicherung erm¨oglicht die Nutzung des gesamten Volumens eines Speichermediums, indem die Daten in Form von dreidimensionalen Mikrogittern gespeichert werden. Als Speichermedien werden photoempfindliche Polymere von Aprilis verwendet, deren Brechungsindex sich proportional zur Belichtungsenergiedichte ver¨andert. Zwei koh¨arente, gegenl¨aufige Gaußstrahlen werden in die Polymerschicht fokussiert, in der sich ein periodisches Interferenzmuster ausbildet. Durch die starke Fokussierung reicht die Schreibenergiedichte nur in einem begrenzten Volumen zum Erzeugen eines Mikrogitters aus. Mit stark lokalisierten Mikrogittern wird es m¨oglich, Information in verschiedenen u ¨bereinanderliegenden Ebenen innerhalb des Speichermediums einzuschreiben. Es ist uns gelungen, mehrere Ebenen innerhalb einer 200µm dicken Photopolymerschicht zu beschreiben und getrennt wieder auszulesen. Mit dieser Methode ist eine Erh¨ohung der Speicherdichte proportional zur Ebenenanzahl m¨oglich. Q 122.2 Mo 16:45 HS 22/108 Wellenl¨ angenmultiplexing in DuPont HRF 801 Photopolymeren — •Christian M¨ uller, Susanna Orlic, R¨ udiger Sch¨ on, Martin Trefzer und Hans J. Eichler — Optisches Institut, Technische Universit¨at Berlin, Strasse des 17. Juni 135, 10623 Berlin Holographische Multiplexmethoden er¨offnen eine M¨oglichkeit, die Grenzen konventioneller optischer Speicherung zu u ¨berwinden. Bei der mikroholographischen Speicherung werden die Daten bitweise durch lokalisierte Volumengitter repr¨asentiert. Mikrogitter entstehen in der Strahltaille zweier gegenl¨aufiger, fokussierter Laserstrahlen. Das so erzeugte Interferenzmuster wird dauerhaft als Brechungsindexmodulation in einer d¨ unnen Photopolymerschicht gespeichert. Beim Wellenl¨angenmultiplexing werden mehrere Mikrogitter gleichzeitig unter Verwendung von Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenl¨ange u ¨berlappend in ein Volumenelement geschrieben. Die Anteile eines Multiplex-Gitters k¨onnen aufgrund ihrer Bragg-Selektivit¨at beim Auslesen von den Laserstrahlen entsprechender Wellenl¨ange getrennt detektiert werden, so dass eine Vervielfachung der Speicherdichte mit der Anzahl der genutzten Wellenl¨angen m¨oglich ist. Wir pr¨asentieren die erfolgreiche Realisierung von bis zu dreifachem Wellenl¨angenmultiplexing in DuPont HRF 801 Photopolymeren. Q 122.3 Mo 17:00 HS 22/108 Untersuchung von PMMA im Hinblick auf das Wellenl¨ angenmultiplexing∗ — •Oliver Beyer, Ingo Nee und Karsten Buse — Universit¨at Bonn, Physikalisches Institut, Wegelerstraße 8, D-53115 Bonn Volumenphasenhologramme sind sehr vielversprechend f¨ ur Telekommunikationsanwendungen. Ein Beispiel sind Bragg-Spiegel hoher Wellenl¨angenselektivit¨at f¨ ur das Wellenl¨angenmultiplexing in der optischen Nachrichtentechnik: Die in einem Aufzeichnungsmaterial u ¨berlagerten Hologramme beugen Licht unterschiedlicher Wellenl¨ange in verschiedene Raumrichtungen. Gesucht sind geeignete Aufzeichnungsmaterialien mit einem großen dynamischen Bereich, einer geringen Absorption im dritten optischen Fenster und einer hohen Lebensdauer.

Vorgestellt werden Untersuchungen mit selbst hergestelltem PMMA, welches Restmonomer und einen Photostarter enth¨alt. Dabei haben wir in PMMA mit sichtbarem Licht (532 nm) Gitter geschrieben und nachfolgend mit infrarotem Licht aus dem Telekommunikationsbereich (1.5 µm) in Reflexionsgeometrie ausgelesen. Dabei zeigen die ca. 17 mm langen Gitter Beugungswirkungsgrade von bis zu 99.5 %, und die Absorptionsverluste sind erfreulich gering (Absorptionskoeffizient 25 m−1 bei 1.5 µm). Abschließend wird ein auf PMMA basierender 4-Kanal-Multiplexer beschrieben. ∗ Gef¨ordert durch die Volkswagen-Stiftung. Q 122.4 Mo 17:15 HS 22/108 Schmalbandige optische Filter basierend auf elektrisch kontrollierten photorefraktiven Reflexionsgittern — •Victor Petrov1 , Cornelia Denz2 und Theo Tschudi1 — 1 Technische Universitaet Darmstadt — 2Westfaelische Wilhelms-Universitaet Muenster Wir stellen experimentelle und theoretische Untersuchungen von optischen Filtern vor, die in photorefraktiven Kristallen wie LiNbO3 und BaTiO3 als volumenholographisches Gitter gespeichert werden koennen. Ein einzelner Filter ermoeglicht eine spektrale Selektivitaet, die proportional zum Verhaeltnis zwischen Periode des Gitters der Holgramme und der Gesamtlaenge des Hologramms ist. Der spektrale Filter kann mit Hilfe eines externen elektrischen Feldes durch den elektro-optischen Effekt kontinuierlich variiert werden. Der erreichbare Frequenzbereich haengt von den elektro-optischen Koeffizienten des Kristalls sowie der moeglichen Hoechstspannung ab. Um den verfuegbaren Frequenzbereich zu erweitern, schlagen wir vor, mehrere Filter mit verschiedenen Gitterperioden zu multiplexen. Der Satz von Filtern kann durch Variation der Winkel, der Wellenlaenge oder dem elektrischen Feld im Material gespeichert werden. Diese drei moeglichen Techniken des Multiplexens wurden von uns bereits fuer die Wellenlaengen 532 nm, 606-608 nm, 784-785 nm, und 1550-1560 nm des Auslesestrahls untersucht. Der minimale Wellenlaengenbereich des Filters war dabei kleiner als 20 pm, und die erreichte spektrale Verschiebelaenge betrug mehr als 200 pm. Wir diskutieren die Moeglichkeit, diese Eigenschaften mit der Hilfe von Optimierung der Kristallaenge und der Speicherbedingungen zu verbessern. Q 122.5 Mo 17:30 HS 22/108 Optisches Sichtpr¨ ufungssystem mit integrierter volumenholographischer Objektdatenbank — •S¨ oren Lichtenberg, Chialou Karaboue, J¨ urgen Petter und Theo Tschudi — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Technische Universit¨at Darmstadt, Hochschulstr. 6, 64289 Darmstadt Ein Neuigkeitsfilter, basierend auf Zweistrahlkopplung in einem photorefraktiven BaTiO3-Kristall, detektiert sowohl Phasen- als auch Amplituden¨anderungen in einem optischen Eingangssignal. Dieses Prinzip erm¨oglicht die Realisierung eines optischen Sichtpr¨ ufungssystems durch Bildsubtraktion zweier Objekte. Die Pr¨ ufung erfolgt hierbei parallel und instantan. Durch die Erg¨anzung des Systems um eine volumenholographische Objektdatenbank auf der Basis des Winkelmultiplexings k¨onnen verschiedene gespeicherte Referenzobjekten mit den Pr¨ uflingen verglichen werden. Ein optischer Korrelator gew¨ahrleistet eine exakte Positionierung der Pr¨ uflinge und erh¨oht damit die Aufl¨osung des Systems. Abweichungen von einigen Mikrometer k¨onnen dadurch detektiert werden. Wir stellen erste Ergebnisse zur Implementierung der Objektdatenbank, sowie Messungen zum erreichten Aufl¨osungsverm¨ogen des Pr¨ ufsystems dar.

Q 123 Quantum Communication Zeit: Montag 16:30–18:30 Q 123.1 Mo 16:30 HS 11/215 Photon Number Statistics and Quantum Key Distribution — •Norbert L¨ utkenhaus1 , John Calsamiglia2 , Mika Jahma2 , and Stephen M. Barnett3 — 1 Quantum information theory group, ZEMO, University Erlangen-N¨ urnberg — 2 Helsinki Institute of Physics, Finland — 3 Department of Physics and Applied Physics, Strathclyde University, Glasgow, UK Quantum Key Distribution can be implemented with simple signal

Raum: HS 11/215 sources such as weak laser pulses with a Poissonian photon number distribution. The limits of protocols with polarised light pulses are characterised via the Photon-Number Splitting Attack (PNS). [1] In this attack, an eavesdropper splits off one photon from the light pulse and stores it. Eventually, this photon will reveal the complete information hidden in the signal without disturbing the polarisation of the remaining pulse. We show that we can extend this attack such that it mimics a typical lossy channel and produces again a Poissonian photon number statistics. In a

Quantenoptik second line we show that the PNS attack can be approximated by tools of linear optics. [2] [1] G. Brassard, N.L., T. Mor, B. Sanders, Phys. Rev. Lett., Vol. 85, 1330–1333 (2000). [2] J. Calsamiglia, S. M. Barnett, N.L., Phys. Rev. A, Vol. 65, 012312 (2002).

Q 123.2 Mo 16:45 HS 11/215 Secure communication with a publicly known key — •Almut Beige1 , Berthold-Georg Englert1,2 , Christian Kurtsiefer3 , ur Quanand Harald Weinfurter1,3 — 1 Max-Planck-Institut f¨ tenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Germany — 2 Departments of Mathematics and Physics, Texas A&M University, College Station, Texas 77843, U. S. A. — 3 Sektion Physik, Universit¨at M¨ unchen, Schellingstrasse 4, 80799 M¨ unchen, Germany We present a scheme for direct and confidential communication between Alice and Bob, where there is no need for establishing a shared secret key first, and where the key used by Alice even will become known publicly. The communication is based on the exchange of single photons and each and every photon transmits one bit of Alice’s message without revealing any information to a potential eavesdropper. Q 123.3 Mo 17:00 HS 11/215 Intercept-resend attacks on quantum key distribution with weak coherent states — •Marcos Curty and Norbert L¨ utkenhaus — Quantum Information Theory Group, ZEMO, University Erlangen-N¨ urnberg Quantum key distribution (QKD) is a technique which allows two parties to establish a secure secret key. In an ideal quantum optical implementation, the sender use single photons to encode the information he transmits. However, current experiments are not based on single photon sources, but they are usually based on weak coherent pulses (WCP) with a low average photon number. Powerful, but currently unfeasible, eavesdropping attacks, such as the photon number splitting attack (PNS), have been proposed. In this paper we present more simple attacks, based on intercept-resend strategies, but which are available with todays technologies. We investigate to what extend this kind of attacks can render QKD impossible on actual implementations. We provide explicit limits, imposed by these feasible eavesdropping strategies, on the maximal distance achievable. [1] G. Brassard, N. L¨ utkenhaus, T. Mor and B.C. Sanders, Phys. Rev. Lett. 85, 1330 (2000). [2] M. Dusek, M. Jahma and N. L¨ utkenhaus, Phys. Rev. A 62, 052304 (2000). Q 123.4 Mo 17:15 HS 11/215 Polarisationsverschr¨ amkung kontinuierlicher Variablen: Perspektiven f¨ ur Quantenkommunikation — •Natalia Korolkova1 , Timothy C. Ralph2 , Rodney Loudon3 , Christine Silberur Moderne Optik, Universit¨at horn1 und Gerd Leuchs1 — 1Zentrum f¨ Erlangen-N¨ urnberg, Staudtstr. 7 / B2, 91058 Erlangen — 2 Department of Physics, University of Physics, University of Queensland, St Lucia, QLD 4072, Australia — 3 Department of Electronic systems Engineering, essex University, Colchester CO4 3SQ, UK Ein neuartiges Konzept von Polarisationsverschr¨ankung kontinuierlicher Variablen wird vorgestellt und im Hinblick auf Quantenkommunikation mit hellen Strahlen untersucht [1]. Dabei handelt es sich um einen nichtseparablen Zwei-Moden-Zustand, der Korrelationen in den Quantenunsch¨arfen der Stokes-Operatoren aufweist. Diese Operatoren gehorchen in Analogie zu den Spin-Zust¨anden der SU(2) Algebra. Ein attraktives Merkmal solcher Quantenzust¨anden ist es daher, daß in diesem Fall zwei Moden nicht nur in zwei, sondern in drei Paaren kontinuierlicher Variablen verschr¨ankt sein k¨onnen. Dies hat interessante Anwendungen in der Quantenkommunikation, z. B zur Implementierung eines 6-Zust¨andeProtokols f¨ ur die Quantenkryptographie mit hellen Strahlen. Es werden diese und weitere Besonderheiten solcher Quantenzust¨ande im Vergleich zu den Eigenschaften von Amplituden- und Phasenquadraturen, sowie die Perspektiven f¨ ur die Anwendung der kontuierlichen Polarisationsverschr¨ankung, diskutiert. [1] N. Korolkova, G. Leuchs, R. Loudon, T. C. Ralph, Ch. Silberhorn, Phys. Rev. A, im Druck, quant-ph/0108098.

Montag Q 123.5 Mo 17:30 HS 11/215 Sicherheitsanalyse zur Quantenkryptographie mit kontinuierlichen Variablen — •Christine Silberhorn, Norbert L¨ utkenhaus und Gerd Leuchs — Zentrum f¨ ur Moderne Optik, Staudtstr. 7/B2, 91058 F¨ ur Quantenkryptographie-Systeme mit einzelnen Photonen konnte unter Ber¨ ucksichtigung bestimmter Toleranzgrenzen eine sichere Schl¨ ussel¨ ubertragung bereits nachgewiesen werden. Neben den verschiedenen Protokollen mit diskreten Variabeln wurden als neuer Ansatz auch ein Reihe von Protokollen vorgeschlagen, die auf Quantenmessungen kontinuierlicher Variablen beruhen. Zur Absch¨atzung der Toleranzgrenzen wird f¨ ur das in [1] vorgeschlagene Protokoll zur Quantenschl¨ usselverteilung mit kontinuierlichen Variablen ein Abh¨orversuch von Eve mittels eines Strahlteilers untersucht. Dabei werden f¨ ur die Parteien Alice, Bob und Eve die entsprechenden Quantenzust¨ande durch Wignerfunktionen dargestellt, und daraus die Wahrscheinlichkeitsfunktionen und gemeinsamen Informationen ermittelt. [1] Ch. Silberhorn, N. Korolkova, G. Leuchs, submitted, quantph/0109009 Q 123.6 Mo 17:45 HS 11/215 Quanteninformation und Verschr¨ ankung in relativistischen Szenarien — •Christoph Gohle1 und Hans J. Briegel2 — 1 MaxPlanck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Garching — 2 Ludwig-MaximiliansUniversit¨at M¨ unchen Es wird der Einfluss von Gravitationsfeldern auf g¨angige Protokolle der Quanteninformationstheorie (QIT) untersucht. Dabei betrachten wir ein Szenario mit Kommunikationsparteien, die sich in unterschiedlichen Regionen der Raumzeit bewegen und im Besitz quantenmechanischer Informationstr¨ager (Freiheitsgrade) sind. Diese Freiheitsgrade k¨onnen sie lokal kontrollieren und manipulieren und dabei ihre lokale Operationen durch klassische Kommunikation -soweit m¨oglich- abstimmen. Dabei interessiert uns insbesondere, wie die nichtlokale Verschr¨ankung solcher Freiheitsgrade in einem gekr¨ ummten Raum propagiert. Unter dem Begriff des ”Hilbertraumes auf der Weltlinie”wird zu diesem Zweck eine semiklassische N¨aherung eingef¨ uhrt, welche die f¨ ur lokalisierte Teilchen (”Qubits in Fallen”) relevanten Effekte der Raumzeit ber¨ ucksichtigt und so eine einfache relativistisch kovariante Formulierung der Elemente der QIT erlaubt. Q 123.7 Mo 18:00 HS 11/215 Entanglement versus Bell violations and their behaviour under local filtering operations — •Michael Wolf1 and Frank Verstraete2 — 1 Institute for Mathematical Physics, TU Braunschweig — 2 Ghent University, Belgium We discuss the relations between the violation of the CHSH Bell inequality for systems of two qubits on the one side and entanglement of formation, local filtering operations, and the entropy and purity on the other. We calculate the extremal Bell violations for a given amount of entanglement of formation and characterize the respective states, which turn out to have extremal properties also with respect to the entropy, purity and several entanglement monotones. The optimal local filtering operations leading to the maximal Bell violation for a given state are provided and the special role of the resulting Bell diagonal states in the context of Bell inequalities is discussed. Q 123.8 Mo 18:15 HS 11/215 Verschr¨ ankung in kontinuierlichen Systemen – Verletzung einer Bell-Ungleichung — •Holger Mack und Matthias Freyberger — Abteilung f¨ ur Quantenphysik, Universit¨at Ulm, 89069 Ulm Die Untersuchungen zu Verschr¨ankung und Nichtlokalit¨at befassen sich meistens mit diskreten quantenmechanischen Zust¨anden. Die Verallgemeinerung auf Variablen wie Ort und Impuls, die ein kontinuierliches Spektrum besitzen, erlaubt es, auch in solchen Freiheitsgraden Verschr¨ankung zu betrachten. Der Nachweis einer rein quantenmechanischen Korrelation kann u ¨ber Bell-artige Ungleichungen erbracht werden. Wir zeigen anhand eines Systems zweier Atome in einer harmonischen Falle die Verschr¨ankung der Bewegungsfreiheitsgrade. Diese Verschr¨ankung entsteht durch eine gekoppelte Dynamik der beiden Atome die sich im Wignerschen Phasenraum darstellen l¨aßt. Der Nachweis der Nichtlokalit¨at der erzeugten Zust¨ande erfolgt durch die Verletzung einer Bell-artigen Ungleichung. Dazu werden geeignete lokale Observable f¨ ur die Bewegungsfreiheitsgrade jedes Atoms definiert.

Quantenoptik

Dienstag

Q 211 Laser III Zeit: Dienstag 14:00–15:45 Q 211.1 Di 14:00 HS 22/B01 Strong violett and blue upconversion-emission from erbiumdoped ZBLAN-fibers — •Sebastian Ferber, Volker G¨ abler, and Hans J. Eichler — Optical Institute, Technical University Berlin, Str. d. 17. Juni 135, D-10623 Berlin, Germany Violet (402nm) and blue (470nm) upconversion with powers of several 10µW from Er3+ :ZBLAN fibers under red laser pumping have been obtained. Efficient red-to-violet and red-to-blue upconversion emission was found using laser diodes at 638nm, a helium-neon-laser at 633nm, and a DCM-dye-laser. The optimal excitation wavelength was about 638nm. At this wavelength the upconversion emission exhibited a clearly subcubic dependence of the pump power indicating saturation of the excited states absorption (ESA) due to insufficient supply by ground state absorption (GSA) even at low pump powers of some mW. A correction to the upconversion excitation scheme in Er3+ :ZBLAN is proposed. S. Ferbers’s e-mail address is [emailprotected]. Q 211.2 Di 14:15 HS 22/B01 Cr:ZnSe-Laser mit Laserdioden und einem EDFA als Pumpquellen — •D. Albrecht1 , M. Mond1, H. Kretschmann1 , uck1 , G. Huber1 , V. Levchenko2 , V. E. Heumann1 , S. K¨ Yakimovich2 , V. Shcherbitsky3 , V. Kisel3 , N. Kuleshov3 , M. Rattunde4 , J. Schmitz4, R. Kiefer4 und J. Wagner4 — 1 Institut f¨ ur Laser-Physik, Universtit¨at Hamburg, Jungiusstr. 9a, 20355 Hamburg — 2Institute of Solid State and Semiconductor Physics, Nat. Aca. of Science of Belarus, Minsk — 3 International Laser Center, Minsk ur Angewandte Festk¨orperphysik, Tullastr. — 4 Frauenhofer Institut f¨ 72, 79108 Freiburg Cr:ZnSe eignet sich als aktives Medium f¨ ur einen Infrarotlaser. Der Laser¨ ubergang ist spektral sehr breit, wodurch es m¨oglich ist, diesen Laser u ¨ber einen Bereich von 2000 nm bis 3100 nm Wellenl¨ange durchzustimmen. Diese breite Durchstimmbarkeit im mittleren Infrarotbereich bieten bisher nur wenige Laserquellen, die alle weniger effizient und wesentlich komplizierter aufgebaut sind als der Cr:ZnSe-Laser. M¨ogliche Anwendungsfelder f¨ ur einen solchen Laser liegen in der Medizin, der Detektion von Gasen und der Spektroskopie. Bisher wurde der Cr:ZnSe-Laser vor allem mit Festk¨orperlasern als Pumpquelle betrieben, da es in dem ben¨o tigtem Spektralbereich von 1500 nm bis 2100 nm Wellenl¨ange kaum Alternativen gibt. Mit einem erbiumdotiertem Faserverst¨arker (EDFA), emittiert bei 1560 nm, konnte eine Ausgangsleistung von 230 mW bei einer slope efficiency von 23 % erreicht werden. Mit einer freistrahlenden 1900 nm-GaSb-Laserdiode wurde eine Ausgangsleistung von 105 mW bei einer slope efficiency von 35 % erzielt. Q 211.3 Di 14:30 HS 22/B01 Untersuchung zu Laserbohrungen mit hohem Aspektverh¨ altnis in keramischen Werkstoffen mit Lasersystemen hoher Strahldichte — •A. Binder1 , D. Ashkenasi1 , T. Metzger1 , Th. Riesbeck2 , E. Risse2 und H. J. Eichler2 — 1 LMTB GmbH, Schwarzschildstr. 8, 12489 Berlin — 2 TU Berlin, Str. des 17. Juni 135, 10623 Berlin Bohrungen mit hohem Aspektverh¨altnis werden f¨ ur vielf¨altige Anwendungen in der Technik ben¨otigt. In der Mikroelektronik ist man bestrebt, die Packungsdichten der Bauteile zu erh¨ohen, da bei gesteigerten Taktraten den Signallaufzeiten eine immer gr¨oßere Bedeutung zukommt. Hierzu sind in Multilayersystemen Durchkontaktierungen im Mikrometerbereich erforderlich. Wegen seiner hohen W¨armeleitf¨ahigkeit wird vermehrt AlN Keramik als Tr¨ager solcher Systeme eingesetzt. Um die angestrebten hohen Aspektverh¨altnisse bei einem Bohrlochdurchmesser von 100 µm zu erreichen, muss das verwendete Lasersystem eine hohe Strahldichte und Variabilit¨at in der Pulsspitzenleistung bereitstellen. In diesem Vortrag werden Bohrungen in Aluminiumnitrid und -oxid vorgestellt, sowie das verwendete Oszillator-Verst¨arker-System. Q 211.4 Di 14:45 HS 22/B01 Breitbandige Strahlquellen f¨ ur die Weißlicht-Interferometrie — •Ingo Brandenburg, Michael Seefeldt und Ralf Menzel — Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Potsdam, Am Neuen Palais10, 14469 Potsdam Die Weißlicht-Interferometrie ist ein ber¨ uhrungsloses Messverfahren

Raum: HS 22/B01 zur dreidimensionalen Formerfassung und Rauhigkeitsmessung. Hierbei sind Aufl¨osungen bis zu einigen 10 Nanometern m¨oglich. Bisher eingesetzte Lichtquellen, wie z.B. Lampen oder Superluminiszenzdioden, erlauben aber nicht die Messung von großen und schwach streuenden Objekten. F¨ ur solche Objekte werden Strahlquellen ben¨otigt, die ein breites Spektrum mit hoher Leistung emittieren und deutlich preiswerter und einfacher sind als Femtosekundenlaser. Es werden Ergebnisse zu solchen Strahlquellen, wie z.B. von breitbandigen Laserdioden und gewinngeschalteten Ti:Saphier-Lasern pr¨asentiert. Mit speziell konfigurierten Laserdioden konnten 500 mW mit einer Bandbreite von u ¨ber 20 nm (FWHM) erzielt werden. Mit dem Ti:Saphier-Laser wurden aufgrund des Gewinnschaltungseffektes bei einer Ausgangsleistung von 300 mW Bandbreiten u ¨ber 30 nm erreicht. Gef¨ordert durch BMBF und VDI Q 211.5 Di 15:00 HS 22/B01 D¨ unnfilm-Wanderwellenlaser basierend auf Triphenylamine Phenylene-Vinylene Copolymeren — •Wolfgang Holzer1 , Alfons Penzkofer1 , Hartwig Tillmann2 , Elisabeth Klemm2 und Hans-Heinrich H¨ orhold2 — 1 Institut II - Experimentelle und Angewandte Physik, Universit¨at Regensburg, Universit¨atsstrasse 31, D-93053 ur Organische Chemie und Makromolekulare Regensburg — 2Institut f¨ Chemie der Universit¨at Jena, Humboldtstrasse 10, D-07743 Jena Wanderwellenlasert¨atigkeit wird an vier verschiedenen Triphenylamine - Phenylene-Vinylene Copolymeren (TPA-MOP-PPV, TPA-DOO-PPV, TPA-MEH-PPV, TPA-CN-DOO-PPV) untersucht. Wellenleitende Polymerfilme auf Glassubstraten werden hergestellt durch Aufl¨osung der Polymere in Toluol und Aufschleudern auf schnellrotierende Substrate. Lasert¨atigkeit wird erreicht durch transversales Pumpen mit Pikosekundenlichtimpulsen (Wellenl¨ange 347.15 nm, Pulsdauer 35 ps). Die Laserwellenl¨angen der TPA-PPV Polymere liegen zwischen 515 nm und 560 nm. Die Lasert¨atigkeit wird charakterisiert durch Messung der spektralen Einengung, der zeitlichen Verk¨ urzung, der Laserschwelle, der Abh¨angigkeit der Laserausgangsenergie von der Anregungsenergie und durch die Bestimmung der effektiven Verst¨arkungsl¨ange. Es werden vergleichbar gute Resultate erzielt wie mit MEH-PPV oder TPD-PPV Polymeren. Die Pumpimpuls-Schwellenergie ist unter 650 nJ, die effektive Verst¨arkungsl¨ange liegt bei 1 mm und die spektrale Linienbreite der Emission ist unter 9 nm. Neben den Laserstudien wird eine optische, absorptions- und fluoreszenzspektroskische Charakterisierung der benutzten TPA-PPVs durchgef¨ uhrt. Q 211.6 Di 15:15 HS 22/B01 Eliminierung von Richtungsschwankungen durch FaserPhasenkonjugation — •Enrico Risse, Thomas Riesbeck und Hans J. Eichler — TU Berlin, Opt. Inst., Str. des 17. Juni 135, 10623 Berlin Multimode-Glasfasern kommen bereits in All Solid-State OszillatorVerst¨arker-Systemen (MOPA) als phasenkonjugierende Spiegel zur Kompensation von thermisch induzierten Phasenst¨orungen in aktiven Medien zum Einsatz. Dabei k¨onnen durch Anpassung des Kerndurchmessers der Faser die Anforderungen an die Pulsspitzenleistung solcher MOPASysteme zur Induzierung der stimulierten Brillouin-Streuung (SBS) im Vergleich zu herk¨ommlichen fl¨ ussigen oder gasf¨ormigen SBS-Medien gesenkt werden. Dadurch wurde beispielsweise der Einsatz von phasenkonjugierenden Spiegeln in kontinuierlich angeregten Systemen m¨oglich. Untersuchungen zeigten nun, daß Multimode-Glasfasern nicht nur in der Lage sind Phasenst¨orungen des aktiven Mediums zu kompensieren, sondern auch Richtungsschwankungen des in die Faser eingekoppelten Laserstrahles, hervorgerufen etwa durch Fluktuationen der thermischen Linse in aktiven Medien, vollst¨andig zu kompensieren. Dadurch k¨onnen, neben der Bereitstellung von Laser-Systemen mit hoher Strahlqualit¨at bei gleichzeitig hohen mittleren Ausgangsleistungen, auch die Anforderungen an kommerziell erh¨altlichen Laserk¨opfen gesenkt werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen hier vorgestellt werden.(Gef¨ordert durch das BMBF und den VDI) Q 211.7 Di 15:30 HS 22/B01 All Solid-State MOPA-Systeme hoher Strahldichte durch FaserPhasenkonjugation — •Th. Riesbeck, E. Risse, S. Pl¨ oger und H. J. Eichler — TU Berlin, Str. des 17. Juni 135, 10623 Berlin

Quantenoptik

Dienstag

F¨ ur industrielle Anwendungen, insbesondere bei der Pr¨azisionsmaterialbearbeitung, sind Lasersysteme hoher Strahldichte erforderlich. Eine Zielsetzung aktueller Forschungen besteht in der Verbesserung der Strahlqualit¨at durch Reduktion thermisch induzierter Phasenst¨orungen. Dabei wird auf neue Geometrien des aktiven Mediums oder verbesserter Pumpanordnungen zur¨ uckgegriffen. Die dennoch verbleibenden Phasenst¨orungen f¨ uhren zwangsl¨aufig zu einer Verschlechterung der Strahlqualit¨at. Der Einsatz phasenkonjugierender Spiegel (PCM) in Oszillator-Verst¨arker- Anordnungen (MOPA-Systeme) erm¨oglicht durch die Kompensation der stets auftretenden Phasenst¨orungen in den aktiven Medien die Erhaltung der Strahlqualit¨at

bei gleichzeitiger Erh¨ohung der mittleren Ausgangsleistung. Drei verschiedene All Solid-State MOPA-Systeme mit hohen mittleren Ausgangsleistungen und hoher Strahlqualit¨at werden derzeit untersucht. Ein kontinuierlich angeregtes, vollst¨andig diodengepumptes Nd:YAG-System mit hohen Repetitionsraten, ein gepulst betriebenes MOPA-System auf der Basis von Nd:YAP und ein gepulst angeregtes Nd:YAG-System mit Depolarisationskompensation werden pr¨asentiert. Als PCMs kommen dabei Multimode- Glasfasern mit unterschiedlichen Kerndurchmessern zum Einsatz. (Gef¨ordert durch das BMBF und den VDI)

Q 212 Nichtlineare Optik I Zeit: Dienstag 14:00–15:30 Q 212.1 Di 14:00 HS 22/108 Untersuchungen zum Polen von Lithiumniobatkristallen∗ — •Manfred M¨ uller, Mark Wengler und Karsten Buse — Physikalisches Institut der Universit¨at Bonn, ur vieDas gezielte Schalten von 180◦ -Dom¨anen in Lithiumniobat ist f¨ le Anwendungen interessant. Beispiele sind periodisch gepolte Kristalle f¨ ur quasi-phasenangepasste Frequenzkonversion sowie Bragg-Reflektoren. Die Herstellung mikroskopischer Dom¨anen-Strukturen hoher Qualit¨at erfordert ein ausreichendes Verst¨andnis der beim Umpolvorgang ablaufenden Prozesse. Wir stellen die Ergebnisse unserer Untersuchungen zur Dynamik beim Polen in Lithiumniobat-Wafern mit elektrischen Feldern vor. Dabei treten ”Ged¨achniseffekte“ auf, d. h. die Koerzitivfeldst¨arke h¨angt vom zeitlichen Abstand zur letzten Polung ab. H¨angt dieser Ged¨achniseffekt von der Belichtung des Materials ab, so er¨offnet sich damit ein Weg die Dom¨anenstruktur mit Licht vorzugeben. ∗ Gef¨ordert durch die Deutschen Telekom AG. Q 212.2 Di 14:15 HS 22/108 Periodische Dom¨ aneninversion in st¨ ochiometrischem MgO dotierten Lithiumniobat — •S. Zelt, T. Andres, J.-P. Meyn und R. Wallenstein — Universit¨at Kaiserslautern, Erwin-Schr¨odinger-Str., FB Physik, 67663 Kaiserslautern Wir berichten u ¨ber die Herstellung periodischer Dom¨anenstrukturen in st¨ochiometrischem MgO dotierten Lithiumniobat (MgO:SLN) unter Ausnutzung des ferroelektrischen Effekts. Diese Kristalle werden zur Quasiphasenanpassung (QPM) z. B. in optisch parametrischen Oszillatoren eingesetzt. Vorteil gegen¨ uber herk¨ommlich kongruentem undotierten LiNbO3 ist der stark verminderte photorefraktive Effekt [1], was den Betrieb bei Raumtemperatur erm¨oglicht. Weiterhin ist die KoerzitivkV um einen Faktor sechs kleiner als in LiNbO ; feldst¨arke mit 3, 5 mm 3 dadurch ist ferroelektrische Dom¨aneninversion in dickeren Kristallen m¨oglich. hom*ogene Dom¨anen mit minimalen Perioden von 19 µm wurden durch Polung im elektrischen Feld einer Corona-Entladung [2] erzeugt. Die Kristalle sind 5 mm lang und 1 mm dick. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass mit dieser Methode Kristalle mit einer L¨ange von 50 mm zu strukturieren sind. Dies w¨ urde die Wechselwirkungsl¨ange f¨ ur optisch nichtlineare Prozesse wesentlich vergr¨oßern. [1] Y. Furukawa, K. Kitamura, S. Takekawa, A. Miyamoto, M. Terao, and N. Suda, Appl. Phys. Lett 77 (2000), 2494 [2] Harada and Nihei, Appl. Phys. Lett. 69 (1996), 2629 Q 212.3 Di 14:30 HS 22/108 Transverse scale of patterns in a feedback system with photorefractive nonlinearity — •Philip Jander, Oliver Kamps, and Cornelia Denz — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Westf¨alische WilhelmsUniversit¨at M¨ unster, Corrensstr. 2/4, 48149 M¨ unster, Germany Single feedback systems employing a photorefractive bulk medium as nonlinearity are known to exhibit a variety of transverse patterns [1]. In addition to predominant hexagonal patterns, stripes, squares and squeezed hexagons can be observed. The unstable transverse wave number leading to the formation of patterns is predicted by a linear stability analysis [2]. We present detailed analysis of the transverse scale of the spatial patterns depending on the control parameter of photorefractive coupling and the feedback phase of the reflected beam. The results are compared with predictions obtained by means of the linear stability analysis. For the parameter range in which multiple patterns are stable, a significant

Raum: HS 22/108 discrepancy is reported, illustrating the need for a more detailed analysis. In addition, a comparison of pattern scales observed under one- and two-dimensional boundary conditions is presented. The relevance of interaction between unstable modes for the formation of non-hexagonal patterns is discussed. [1] M. Schwab, C. Denz, M. Saffman, Appl. Phys. B 69, 429–433 (1999) [2] T. Honda, P. Banerjee, Opt. Lett. 21, 779–781 (1996) Q 212.4 Di 14:45 HS 22/108 SBS-Spiegel f¨ ur niedrige Laserleistungen durch Schwellenreduktion in einem Yb - dotierten Faserverst¨ arker — •Christoph H¨ anisch, Axel Heuer und Ralf Menzel — Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Potsdam, Am Neuen Palais 10, 14469 Potsdam Der nichtlineare Prozeß der stimulierten Brillouin - Streuung (SBS) kann zur Realisierung phasenkonjugierender Spiegel (PCM) genutzt werden. In fokussierender Geometrie sind daf¨ ur Leistungen von einigen kW erforderlich. Durch den Einsatz von Wellenleiterstrukturen wie Fasern oder Kapillaren konnte diese sogenannte SBS - Schwelle unter 100 W gesenkt werden. Durch die Verwendung von Faserverst¨arkern als SBS Medium kann eine weitere Schwellenreduktion im Vergleich zu passiven Fasern erzielt werden. Wir berichten von SBS - Experimenten in multimode Yb - Quarzglasverst¨arkern, die bei 940 nm kontinuierlich gepumpt werden. Es ergab sich eine Verringerung der SBS - Schwelle um einen Faktor von mehr als sieben. Als das zu phasenkonjugierende Signal verwendeten wir 30 ns Pulse eines Nd:YAG - Lasers. Die Experimente werden mit einer numerischen Simulation, welche die Dynamik des Drei - Niveau Systems in der SBS - Faser ber¨ ucksichtigt, verglichen. (gef¨ordert von BMBF und VDI) Q 212.5 Di 15:00 HS 22/108 Zusammenhang zwischen lokalisierten Strukturen, Mustern und optischer Bistabilit¨ at in einem optischen musterbildenden System — B. Sch¨ apers, •T. Ackemann, M. B¨ olscher und W. Lange — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Corrensstr. 2/4, 48149 M¨ unster In einem Experiment zur optischen Musterbildung in einer EinspiegelAnordnung [1] mit Natriumdampf als nichtlinearem Medium werden bistabile lokalisierte Strukturen mit solitonenartigen Eigenschaften beobachtet [2]. Theoretische Arbeiten f¨ uhren diese lokalisierten Strukturen auf die Koexistenz zweier hom*ogener Zust¨ande unterschiedlicher Amplitude [3] oder die Koexistenz eines hom*ogenen Zustandes mit einem ausgedehnten Muster zur¨ uck [4]. Zur Untersuchung dieser Frage im vorliegenden System werden die Existenzbereiche von lokalisierten Strukturen, Mustern und optischer Bistabilit¨at im Parameterraum experimentell und numerisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass lokalisierte Strukturen in der N¨ahe von Bifurkationen zu ausgedehnten Mustern und bei einer steilen Kennlinie der hom*ogenen L¨osung vorkommen, das Vorliegen von optischer Bistabilit¨at aber nicht notwendig ist. Die Situation auf einem zweidimensionalen r¨aumlichen Grundgebiet wird mit der in einem eindimensionalen System verglichen. [1] G. D.’Alessandro and W. J. Firth, Phys. Rev. Lett. 20, 2597 (1991). [2] B. Sch¨apers et al., Phys. Rev. Lett. 85, 748 (2000). [3] N. N. Rosanov and G. V. Khodova, J. Opt. Soc. Am. B 7, 1057 (1990) [4] P. Coullet, C. Riera, and C. Tresser, Phys. Rev. Lett. 84, 3069 (2000)

Quantenoptik

Dienstag

Q 212.6 Di 15:15 HS 22/108 Auswahl der Bewegungsrichtung von Targetmustern und Spiralen durch Phasengradienten in einem optischen musterbildenden System und ihre Kontrolle — •F. Huneus, T. Ackemann, B. Sch¨ apers und W. Lange — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Corrensstr. 2/4, 48149 M¨ unster Das Brechen der Translationssymmetrie erzeugt in einem musterbildenden System im allgemeinen eine Tendenz zu einer Driftbewegung [1]. In einer Ein-Spiegel-Anordnung [2] mit Natriumdampf als nichtlinearem Medium wird die Auswirkung des Gaußf¨ormigen Strahlprofiles des Eingangsstrahles auf oszillierende Muster untersucht. W¨ahrend mit einer ebenen Welle als Eingangsstrahl oszillierende Hexagone oder raumzeitlich irregul¨are Zust¨ande in numerischen Simulationen beobachet

werden [3], erzeugen die durch das Profil des Eingangsstrahles hervorgerufene Phasengradienten eine gerichtete radiale Bewegung von Wellen (Targetmustern oder Spiralen). Die Wahl der Bewegungsrichtung l¨asst sich durch das Vorzeichen der Kr¨ ummung der Phasenverteilung bestimmen. Die Ph¨anomene werden experimentell, numerisch und analytisch demonstriert. Mit entsprechenden Effekten ist in vielen optischen musterbildenden Systemen zu rechnen. Umgekehrt erlauben die in der Optik m¨oglichen Strahlformungen eine gezielte Untersuchung dieser Effekte. [1] G. Grynberg, Opt. Commun. 109, 483 (1994); Seipenbusch et al. Phys. Rev. A 56, R4401 (1997). [2] G. D.’Alessandro and W. J. Firth, Phys. Rev. Lett. 20, 2597 (1991). [3] Yu. A Logvin, and T. Ackemann, Phys. Rev. A 58, 1654 (1998).

Q 213 Quantum Information I Zeit: Dienstag 14:00–16:00 Q 213.1 Di 14:00 HS 11/215 Optimale Lewenstein-Sanpera Zerlegung f¨ ur gemischte Zust¨ ande zweier Qbits — •Thomas Wellens1,2 und Marek Ku` s2 — 1MPI f¨ ur Physik komplexer Systeme, N¨othnitzer Str. 38, 01187 ur theoretische Physik der polnischen Akademie Dresden — 2 Zentrum f¨ der Wissenschaften, aleja Lotnik´ow 32/46, 02-668 Warschau, Polen Jeder Zustand eines 2x2-dimensionalen Quantensystems kann auf verschiedene Weisen als Summe eines gemischten, separablen und eines verschr¨ankten, reinen Anteils geschrieben werden. Von besonderem Interesse ist die sog. optimale Lewenstein-Sanpera- Zerlegung [1], bei der das Gewicht des separablen Anteils maximiert wird. Auf diese Weise werden alle Verschr¨ankungseigenschaften des Zustands in den reinen Anteil konzentriert. Wir leiten eine rein algebraische Methode zum Auffinden der optimalen Zerlegung her [2]. Wenn der separable Anteil den vollen Rang 4 hat, ist die Zerlegung analytisch gegeben. In diesem Fall ist das Gewicht des separablen Anteils eng verkn¨ upft mit einem anderem Verschr¨ankungsmaß, n¨amlich jenem des entanglement of formation [3]. [1] M. Lewenstein und A. Sanpera, Phys. Rev. Lett 80, 2261 (1998). [2] T. Wellens und M. Ku´s, Phys. Rev. A 64, 052302 (2001). [3] W.K. Wootters, Phys. Rev. Lett. 80, 2245 (1998). Q 213.2 Di 14:15 HS 11/215 Experimenteller Nachweis von Verschr¨ ankung mittels Zeugenoperatoren und lokalen Messungen — •Otfried G¨ uhne1 , Dagmar Bruß1 , Artur Ekert2 , Philipp Hyllus1 , Maciej Lewenur stein1 , Chiara Machiavello3 und Anna Sanpera1 — 1 Institut f¨ Theoretische Physik, Universit¨at Hannover, Appelstraße 2, D-30167 Hannover — 2 Centre for Quantum Computation, Clarendon Laboratory, University of Oxford, Parks Road, Oxford OX1 3PU, U.K. — 3 Dipartimento di Fisica ”A. Volta” und INFM-Unita di Pavia, Via Bassi 6, I-27100 Pavia Wir behandeln das Problem des experimentellen Nachweises von Ver¨ schr¨ankung f¨ ur eine aus einer Uberlagerung von Rauschen und Bellzustand gebildete Dichtematrix. Zu diesem Zweck werden Zeugenoperatoren konstruiert und in lokale Projektionen zerlegt, die jede Partei lokal messen kann. Q 213.3 Di 14:30 HS 11/215 Entanglement and noise — •Florian Mintert and Andreas Buchleitner — Noethnizerstr. 38 01097 Dresden We investigate the evolution of the entanglement of a composite quantum system coupled to some noisy environment. Starting from the best separable approximation with a non-separable remainder of an entangled qubit pair, we formulate a necessary condition to track the degree of separability in time. Possible strategies aiming at a general solution of the resulting optimization problem are discussed. Q 213.4 Di 14:45 HS 11/215 The quantification of entanglement in infinite-dimensional quantum systems — •Jens Eisert1 , Christoph Simon2 , and Martin B. Plenio1 — 1Imperial College of Science, Technology and Medicine, London SW7 2BW, UK — 2 Clarendon Laboratory, Oxford University, Oxford OX1 3PU, UK We investigate entanglement measures for quantum systems with an infinite-dimensional Hilbert space, such as systems consisting of a collection of harmonic oscillators. We will discuss peculiarities that may occur

Raum: HS 11/215 in the infinite-dimensional setting when quantifying the degree of entanglement, and on ways to retain meaningful measures of entanglement. In this analysis we will concentrate on the so-called entropy of entanglement, the relative entropy of entanglement, and the entanglement of formation. Q 213.5 Di 15:00 HS 11/215 Separability Criterion for all bipartite Gaussian States — •Geza Giedke1,2 , Barbara Kraus1,2 , Maciej Lewenstein3 , and Ignacio ur Quantenoptik, D-85748 GarchCirac1,2 — 1 Max-Planck–Institut f¨ ur Theoretische Physik, Universit¨at Innsbruck, A-6020 ing — 2 Institut f¨ ur Theoretische Physik, Universit¨at Hannover, Innsbruck — 3 Institut f¨ D-30167 Hannover We provide a necessary and sufficient condition for separability of Gaussian states of bipartite systems of arbitrarily many modes. The condition provides an operational criterion since it can be checked by simple computation. Moreover, it allows us to find a pure product–state decomposition of any given separable Gaussian state. Our criterion is independent of the one based on partial transposition, and is strictly stronger. Q 213.6 Di 15:15 HS 11/215 Conditions for the local manipulation of Gaussian states — •Jens Eisert and Martin B. Plenio — Imperial College of Science, Technology and Medicine, London SW7 2BW, UK Imagine a physical device that is able to manipulate locally the state of a composite quantum system by actions on its parts. Which state transformations could this device implement in principle? This is the motivating question of the theory of state transformations. While for pure states of finite-dimensional systems this theory is well-developed, the general question of the local interconvertability between entangled Gaussian states in continuous-variable systems has not been addressed before. We present a general necessary and sufficient criterion for the possibility of a state transformation from one mixed Gaussian state to another of a bi-partite two-mode system. The class of operations that will be considered is the set of local Gaussian completely positive maps. This set of operations can be realized in quantum optical systems with present technology. Q 213.7 Di 15:30 HS 11/215 Bipartite Gaussian states in noisy environments — •Stefan Scheel — Optics Section, Blackett Laboratory, Imperial College, London SW7 2BZ, United Kingdom Entangled Gaussian states are attractive from the point of generating them experimentally. We will discuss possible usage of those states and describe their decoherence properties [1]. From the equivalence of the logarithmic negativity [2] with the amount of squeezing in a symmetric Gaussian state it is possible to derive closed expressions for entanglement degradation rates. We will shortly discuss the issue of distillation of a pair of Gaussian states into one more entangled Gaussian state. [1] S. Scheel and D.G. Welsch, Phys. Rev. A 64, 063811 (2001). [2] G. Vidal and R.F. Werner, quant-ph/0102117.

Quantenoptik

Dienstag

Q 213.8 Di 15:45 HS 11/215 Asymptotic relative entropy of entanglement on OO invariant states — •Karl Gerd Vollbrecht1 , Reinhard Werner1 , and ur Mathematische Physik, TU Koenraad Audenaert2 — 1 Institut f¨ Braunschweig — 2 Katholieke Universiteit Leuven, Belgium

We calculate the asymptotic relative entropy of entanglement for special symmetric states. The result is underlining a connection between the asymptotic relative entropy of entanglement and another quantity, the Rains bound, which was introduced in a quite different context.

Q 221 Teilchenoptik Zeit: Dienstag 16:30–18:30 Q 221.1 Di 16:30 HS 22/B01 Interference of free electrons by femtosecond laser pulse pair ionization of K atoms — •Matthias Wollenhaupt1 , Andreas Assion1 , Oksana Bazhan1 , Dirk Liese1 , Cristian Sarpe-Tudoran1 , Marc Winter1 , Axel Flettner2 , Ullrich Weichmann2 , Gustav Gerber2 , Sebastian Zamith3 , M.A. Bouchene3 , Bertrand Girard3 , and Thomas Baumert1 — 1 Universitaet Kassel, 34132 Kassel — 2Universitaet Wuerzburg — 3 Universite Toulouse The interference of free electrons released from K atoms by a pair of two time delayed 25 fs, 800 nm laser pulses is observed. K atoms in an atomic beam are prepared in an intermediate 5p state via absorption of a 405 nm photon and subsequently ionized from the excited state using two laser pulses with variable delay. Released photoelectrons are detected with temporal resolution in a time-of-flight (TOF) magnetic bottle type spectrometer. At each time delay photoelectron spectra are taken with an energy resolution of 30 meV ranging from threshold electrons at 0.25 eV to the above threshold ionization (ATI) electron energies at 1.8 eV. In order to investigate to which extent the optical coherence is transferred in the electronic continuum and to avoid ambiguities in the interpretation of our results the experiment was carried out with parallel and crossed polarizations of the ionizing radiation. In addition the range of time delays between the two pulses was extended towards values well beyond the temporal overlap of both pulses. In this contribution the oscillations in the photoelectron spectrum at threshold and ATI energies are described and discussed. Q 221.2 Di 16:45 HS 22/B01 Manipulation of the fullerenes C60 and C70 with gratings made of light — •Markus Arndt, Olaf Nairz, Bj¨ orn Brezger, Lucia Hackerm¨ uller, and Anton Zeilinger — Institut f¨ ur Experimentalphysik, Universit¨at Wien, Boltzmanngasse 5,A-1090 Wien We present de Broglie interference of the Fullerenes C60 and C70 after interaction with a cw optical grating. The optical manipulation of large molecules is generally somewhat different from that of atoms: Firstly, the interaction is weaker and therefore requires higher laser intensities. Secondly, photons may be absorbed at almost all wavelengths from the visible to the UV but they are generally not reemitted. Coherence can therefore be maintained even after absorption. In our experiment we select the 514 nm line of an Ar+ laser beam for creating a standing wave and thus (predominantly) a phase grating for velocity selected and well collimated fullerenes. The observed diffraction pattern is in good agreement with a simple model. We see however indications for a change in the absorption and polarizability after the first excitation step in C70. Our demonstration shows the feasibility of phase gratings with perfect periodicity and transmission for large molecules. Light structures will be essential elements in experiments with super-massive molecules, which would either destroy or block mechanical gratings. Ref.: Nairz et al., Phys. Rev. Lett. 87, 160401 (2001). Q 221.3 Di 17:00 HS 22/B01 Ein Interferometer f¨ ur große Molek¨ ule — •Bj¨ orn Brezger, Lucia Hackerm¨ uller, Stefan Uttenthaler, Markus Arndt und Anton Zeilinger — Institut f. Experimentalphysik, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien Wir demonstrieren ein Talbot-Lau Nahfeld-Interferometer f¨ ur C70Fullerenmolek¨ ule. Solche Interferometer sind besonders geeignet f¨ ur gr¨oßere Massen. Im Experiment werden freistehende Goldgitter mit 1 µm Periode und ein transversal inkoh¨arenter, geschwindigkeitsselektierter Molek¨ ulstrahl verwendet. Es ergeben sich Interferenzstreifen mit bis zu 40 % Sichtbarkeit bei gleichzeitig hoher Z¨ahlrate. Sowohl die hohe Sichtbarkeit als auch ihre Abh¨angigkeit von der Geschwindigkeit stimmen gut mit einer quantenmechanischen Simulation u ¨berein, die die van-

Raum: HS 22/B01 der-Waals-Wechselwirkung der Molek¨ ule mit den Gittern ber¨ ucksichtigt, sind jedoch unvereinbar mit einem klassischen Moir´e-Modell. Unser Materiewelleninterferometer verwendet die bisher massivsten und thermisch hoch angeregten Teilchen. Erste Ergebnisse zur Dekoh¨arenz in diesem Interferometer werden vorgestellt und diskutiert. Q 221.4 Di 17:15 HS 22/B01 Matter Diffraction and Spectroscopy of Very Weakly Bound Molecules — G.C. Hegerfeldt, T. K¨ ohler, and •M. Stoll — Institut f¨ ur Theoretische Physik, Universit¨at G¨ottingen, Bunsenstraße 9, 37073 G¨ottingen In order to verify the existence of the so called Efimov state in the helium trimer He3, Hegerfeldt and K¨ohler suggested to produce it from ground state trimers by excitation from the transmission grating in a diffraction experiment [1]. The diffraction angles shift in a characteristic way since the kinetic energy is reduced by the excitation energy. The theory is now being carried over and applied to the van der Waals dimer (D2)2 which has four (weakly bound) rotational states. Due to symmetry the parity of the dimer state is conserved during the excitation. Starting from the theory of molecular diffraction introduced earlier [2] a formula for the diffraction peak intensities is derived. It shows that the excitation probabilities can be as large as 1%. With a sensitive detector the present method makes the spectroscopy of weakly bound van der Waals molecules experimentally feasible. [1] G. C. Hegerfeldt, T. K¨ohler, Phys. Rev. Lett. 84, 3215 (2000) [2] R. E. Grisenti, W. Sch¨ollkopf, J. P. Toennies, G. C. Hegerfeldt, T. K¨ohler, M. Stoll, Phys. Rev. Lett. 85, 2284 (2000) Q 221.5 Di 17:30 HS 22/B01 Ein kalter Atomstrahl in einem magnetischen Leiter — •Christian Roos, Philippe Cren, David Gu´ ery-Odelin und Jean Dalibard — Laboratoire Kastler Brossel, Ecole Normale Sup´erieure, Paris Wir berichten u ¨ber Experimente, in denen ein langsamer, kalter Atomstrahl entweder kontinuierlich oder in einem gepulsten Modus in einen Magnetleiter eingekoppelt wird. Der kalte Atomstrahl wird von einer aus dem Restgas geladenen Atomfalle erzeugt, die in transversaler Richtung als zweidimensionale magneto-optische Falle und in longitudinaler Richtung als ’moving molasses’ funtioniert. Auf diese Weise erzeugen wir einen kontinuierlichen Atomstrahl mit mehr als 109 Atomen/s, einer frei w¨ahlbaren Geschwindigkeit im Bereich von 0.3 bis 3 m/s und Temperaturen kleiner als 100 µK. Bis zu 108 Atome/s werden in den Magnetleiter eingekoppelt und anschließend in diesem u ¨ber eine Distanz von 40 cm geleitet. Q 221.6 Di 17:45 HS 22/B01 Linienleiter, Strahlteiler und Leiterstrukturen mit eingeschlossener Fl¨ ache f¨ ur neutrale Atome — •Rainer Dumke, Michael Volk, Tobias M¨ uther, Gerhard Birkl und Wolfgang Ertmer — Institut f¨ ur Quantenoptik, Universit¨at Hannover, Welfengarten 1, 30167 Hannover Neutrale Atome k¨onnen mittels Laserlicht in optischen Potentialen gefangen und gef¨ uhrt werden. Zur Erzeugung unterschiedlichster Potentialgeometrien werden in unseren Experimenten mikrostrukturierte optische Elemente verwendet. Durch geeignete Anordnung von mikrostrukturierten Zylinderlinsen konnten wir Linienleiter und Intensit¨atsstrahlteiler f¨ ur Atome erzeugen. Das Aneinanderreihen mehrerer Strahlteiler erlaubte das F¨ uhren der Atome in einer geschlossenen Mach-Zehnder ¨ahnlichen Struktur mit einer eingeschlossenen Fl¨ache von 0,3mm2 . Anwendung k¨onnen diese Strukturen beispielsweise in der Atominterferometrie finden, wo sie große eingeschlossene Fl¨achen mit kompakten Aufbauten, z. B. als Rotationssensor, erm¨oglichen. [1] G. Birkl et al., Opt. Com. 191, 67-81 (2001). Gef¨ordert durch die DFG.

Quantenoptik

Dienstag

Q 221.7 Di 18:00 HS 22/B01 New experiments with atom chips — •Stephan Wildermuth, Christiane Becker, Karolina Brugger, Ron Folman, Hartmut Gimpel, Peter Kr¨ uger, Xueli Luo, and J¨ org Schmiedmayer — Physikalisches Institut, Universit¨at Heidelberg, D-69120 Heidelberg Recently, trapping and guiding neutral atoms in the close vicinity of material objects (atom chips) has received increasing interest, and numerous new experiments have been set up. Here, we present various new experiments showing the versatility of our atom chip: We have successfully used a structure as small as 1µm×1µm to trap atoms magnetically, allowing us to reach distances between trapped atoms and the surface in the single micron regime. To show that atoms can not only be guided along one dimension as it is the case for single wire guides, we have implemented a curved two-wire guide. In a different two wire system, we have demonstrated a time-dependent beam splitter where a trapped atom cloud is split and recombined as an external magnetic bias field is ramped up and down. Finally, an experiment in progress is intended to show that electric fields in addition to the magnetic interaction can be

used to trap atoms. Q 221.8 Di 18:15 HS 22/B01 Koh¨ arente Atomoptik auf einem Mikrochip — •Jakob Reichel1 , Peter Hommelhoff1, Wolfgang H¨ ansel2 und Theodor ur Quantenoptik und Sektion Physik der UniW. H¨ ansch1 — 1 MPI f¨ versit¨at M¨ unchen, 80799 M¨ unchen — 2 Harvard University, Cambridge (MA), USA Mit dem ,,integrierten” Bose-Einstein-Kondensat [1] steht uns ein koh¨arentes Atomensemble zur Verf¨ ugung, das in weniger als 100 µm Abstand von einer Substratoberfl¨ache magnetisch transportiert, aufgeteilt und auf nahezu beliebige Weise verformt werden kann. Neben einem Phasengatter f¨ ur die Quanteninformationsverarbeitung geh¨ort ein integriertes Atominterferometer zu den Anwendungen dieser neuen Technik. Hier stellen wir neueste Ergebnisse dieses Experimentes vor, u.a. die koh¨arente Aufteilung eines Kondensates in einem rein magnetischen Potential. [1] W. H¨ansel, P. Hommelhoff, T. W. H¨ansch und J. Reichel, Nature 413, 498.

Q 222 Nichtlineare Optik II Zeit: Dienstag 16:30–18:00 Q 222.1 Di 16:30 HS 22/108 MIR-Differenzfrequenzerzeugung in AgGaS2 und CdHgGa2S4 — •Peter Geiser, Ulrike Willer, Andy Steinmann und Wolfgang Schade — Institut f¨ ur Physik und Physikalische Technologien, TU Clausthal, Leibnizstrasse 4, 38678 Clausthal-Zellerfeld Zwei Monomode Diodenlaser (680 und 790 nm) bzw. eine Kombination aus einem kontinuierlich durchstimmbaren cw-Diodenlaser (850 nm) und einem gepulsten Pikosekundenlaser (1053 nm) werden zur Erzeugung von Differenzfrequenzen im mittleren Infrarot (MIR, 5-12 µm) unter Verwendung von AgGaS2 und neuen nichtlinearen Kristallen wie beispielsur weise CdHgGa2 S4 eingesetzt. Phasenanpassungsbedingungen werden f¨ die genannten nichtlinearen Medien aus Sellmeiergleichungen und Temperaturdispersionskoeffizienten berechnet und mit den experimentell bestimmten Werten verglichen. Die Verwendung eines Dauerstrichlasers und eines gepulsten Lasers als Pump- bzw. Signalwelle erm¨oglicht die Erzeugung von spektral durchstimmbaren Pikosekundenlaserpulsen im MIR. Die zeitliche Charakterisierung der MIR Pikosekundenpulse erfolgt mit einem Photodioden-Autokorrelator. Erste Ergebnisse werden vorgestellt. U. Willer, T. Blanke, W. Schade; Appl. Opt. 40, 5439 (2001) W. Schade, D.L. Osborn, J. Preusser, S.R. Leone; Opt. Commun. 150, 27 (1998) Q 222.2 Di 16:45 HS 22/108 Stimulated Scattering of Picosecond Pulses in KY(WO4)2, KGd(WO4)2 and Pb(WO4)2 crystals with Subharmonic Raman Shift — •G.M.A. Gad and H.J. Eichler — Optical Institute, Technical University of Berlin, Strasse des 17. Jni 135, D-10623 Berlin, Germany Multiple Stokes and anti-Stokes lines were excited with focussed 100 ps pulses at 1.064 µm and 0.532 µm wavelength and up to 10 mJ energy. New stimulated phonons with a wave number of 311 cm−1 for a KY(WO4)2 crystal and 320 cm−1 for a Pb(WO4 )2 crystal have been observed. New Stokes and anti-Stokes lines at about 1.117 µm, 1.083 µm and 1.046 µm for KY(WO4)2 , 1.214 µm, 1.118 µm, 1.108 µm and 1.021 µm for KGd(WO4)2 and 1.117 µm for Pb(WO4 )2 were excited by simultaneous pumping with the fundamental 1.064 µm emission and the second harmonic of the Q-switched Nd3+ :Y3 Al5 O12 laser. The new Raman lines exhibit frequency shifts corresponding to one half of the known phonon wave numbers 900 cm−1 and 311 cm−1 for KY(WO4)2, 900 cm−1 and 769 cm−1 for KGd(WO4 )2 and 901 cm−1 for Pb(WO4 )2 crystals. Q 222.3 Di 17:00 HS 22/108 Nitridosilicate und Sulfido-Nitrido-Phosphate mit hohen Nichtlinearit¨ aten χ(2) — •Holger W. Lutz1 , Sven Joosten1 , Henning A. H¨ oppe2 , Wolfgang Schnick2 und Alois Seilmeier1 1 — Physikalisches Institut, Universit¨atsstr.30, 95440 Bayreuth — 2 Department Chemie, LMU M¨ unchen, Butenandtstr.5-13, 81377 M¨ unchen

Raum: HS 22/108 Neuartige Materialien mit sehr hoher H¨arte und Temperaturstabilit¨at, die bisher nur als Pulver vorliegen, werden auf ihre Eignung f¨ ur parametrische Frequenzkonversionsprozesse, insbesondere f¨ ur die Frequenzverdopplung, untersucht. Es handelt sich dabei um die Nitridosilicate Ca2 Si5 N8 und Sr2 Si5 N8 sowie die Sulfido-Nitrido-Phosphate K6 [P12 S12 N14 ] · 8H2 O und (NH4 )6 [P12 S12 N14 ] · 10H2 O. Detaillierte Untersuchungen der effektiven Nichtlinearit¨aten def f dieser Substanzen lassen sich mit Hilfe der SHEW-Methode (second harmonic wave generated by an evanescent wave) durchf¨ uhren. Der Vorteil dieser Methode liegt in der Totalreflexionsgeometrie, die durch eine geringe Eindringtiefe der Fundamentalen nicht durch Phasenanpassung beeinflusst wird, so dass im wesentlichen der h¨ochste Koeffizient des d-Tensors gemessen wird. St¨orende Einfl¨ usse von Parametern wie der Korngr¨oße oder der Packungsdichte spielen keine Rolle. Experimentelle Ergebnisse werden diskutiert und mit Resultaten von LiIO3 und MNA verglichen. Die mittleren χ(2) -Werte der untersuchten ur keramischen Substanzen sind durchwegs h¨oher als die von LiIO3. F¨ die Brechungsindizes der keramischen Materialien ergeben sich Werte zwischen 2 und 2,5. Q 222.4 Di 17:15 HS 22/108 Phase-dependent interaction in a 4-level atomic configuration — •giovanna morigi1 , sonja franke-arnold2 , and gianluca oppo2 — 1 Max-Planck-Institut fuer Quantenoptik, Hans-Kopfermannstrasse 1,D-85748 Garching b. Muenchen — 2 Department of Physics, University of Strathclyde, Glasgow G4 0NG, Scotland We consider a four-level atomic configuration driven resonantly by four laser fields in a closed-loop configuration, and study how the steady state depends on the relative phase Φ between the lasers. At saturation, the steady-state of the system depends critically on Φ, and it may exhibit population inversion, or complete destructive interference, such that the occupation of an atomic state is completely empty. We explain the phenomena in terms of Coherent Population Trapping and multiphoton interference, and provide a simple picture for the dynamics. Given the sensitivity of the system on the relative phase between the lasers, we draw analogies with the scheme and an interferometer. Finally, we discuss possible applications, like measuring the phase of a field, realization of non-linear optical devices, and manipulation of the atomic motion. Q 222.5 Di 17:30 HS 22/108 Incoherent self-induced transparency in dense resonant media — •Olga Fedotova1 , Oleg Khasanov1 , Tatiana Smirnova1 , and Dmitryi Gorbach2 — 1 Institute of Physics of Solids and Semiconductors, National Academy of Sciences, 17 P.Brovka Str., Minsk 220072 Belarus — 2Belorussian State University, 4 F.Skaryna Ave., Minsk 220050, Belarus We investigate the features of self-induced transparency (SIT) in dense ensemble of two-level resonant atoms accounting for local field effect. The case of incoherent light-medium interaction is assumed, i.e. the pulse duration exceeds the phase irreversible relaxation time. The modified area

Quantenoptik

Dienstag

theorem has been obtained under near dipole-dipole interaction (NDDI) conditions for the first time. We have found that unlike the classical McCall-Hahn SIT, the incoherent SIT thresholds depend on the relation between the NDDI constant and the detuning of carrier pulse frequency from the resonance, and also the phase irreversible relaxation time. Soliton and multisoliton solutions of generalized self-consisted Bloch-Maxwell equation system were analyzed. The group velocity dispersion and tilted beam technique were predicted to facilitate essentially the experimental realization of incoherent solitons. It was established that if the excitation pulse duration is comparable with the phase irreversible relaxation time, the quasisoliton regime of light pulse propagation can be realized only. Q 222.6 Di 17:45 HS 22/108 Gebundene Zust¨ ande aus hellen und dunklen Solitonen in Glasfasern mit alternierender Dispersion — •Martin Stratmann und Fedor Mitschke — Universit¨at Rostock, Fachbereich Physik, D-18051 Rostock

Es konnte k¨ urzlich gezeigt werden, dass Dunkelsolitonen in einer dispersionsalternierenden Faser, einer sog. dispersion map“, auch dann ” noch stabil sind, wenn die mittlere Dispersion anomal ist [1]. Damit zeigen Dunkelsolitonen ein ¨ahnliches Verhalten wie helle Solitonen in dispersionsalternierenden Glasfasern. Es ergibt sich erstmals eine ech¨ te Uberlappung der Stabilit¨atsbereiche von hellen und dunklen Solito¨ nen. Das bedeutet, dass die gleiche Ubertragungsstrecke sowohl helle als auch dunkle Solitonen erm¨oglicht. Dadurch er¨offnet sich die M¨oglichkeit, Wechselwirkungen zwischen hellen und dunklen Solitonen zu untersuchen. Wir konnten mit Hilfe numerischer Simulationen zeigen, dass ein stabiler Zustand, bestehend aus einem zwischen zwei hellen Solitonen eingeschlossenen Dunkelsoliton, in einer dispersionsalternierenden Glasfaser existiert. [1] M. Stratmann, M. B¨ohm und F. Mitschke, El. Lett. 37, 1182 (2001)

Q 223 Quantum Information II Zeit: Dienstag 16:30–18:30 Q 223.1 Di 16:30 HS 11/215 Modulare Konstruktion ”blasser” Zust¨ ande — •Mathias Michel und G¨ unter Mahler — Institut f¨ ur Theoretische Physik 1, Pfaffenwaldring 57, D-70550 Stuttgart In einem hom*ogenen Quanten-Netzwerk, bestehend aus N Knoten mit jeweils n Niveaus, ist ein “blasser” Zustand (verallgemeinerter Werner Zustand) definiert als Mischung des total gemischten Zustands und eines beliebigen reinen Zustands |Ψ: ρˆ = (1 − D)ˆ1 + D|ΨΨ| mit dem Mischungsparameter D. Soll ρˆ separabel sein, so hat D im allgemeinen ur dessen Herstellung durch Mischung eine obere Schranke Dmax < 1. F¨ aus Produktzust¨anden wurde ein Satz geeigneter separabler Module entwickelt. Es existiert eine Mischungsvorschrift, die einen Zustand ρˆ mit ur eine besondere Zustandsklasse ρ, ˆ suboptimalem D < Dmax erzeugt. F¨ die “blassen” Katzenzust¨ande, ist es außerdem gelungen, eine optimale Mischungsvorschrift anzugeben. Diese erzeugt einen “blassen” Katzenzustand direkt an der von A. Pittenger angegebenen Separabilit¨atsgrenze Dmax = 1/(nN −1 + 1).

Raum: HS 11/215 codes [1]. Thus, with the help of these quantum gates it is possible to stabilize any quantum computation against spontaneous decay processes affecting distinguishable qubits. This project is supported by the DFG within the SPP ‘Quanteninformationsverarbeitung’. A.D. acknowledges support by the DAAD. [1] G. Alber, Th. Beth, Ch. Charnes, A. Delgado, M. Grassl and M. Mussinger, Phys. Rev. Lett. 86, 4402 (2001). Q 223.4 Di 17:15 HS 11/215 Computational model underlying the one-way quantum computer — •Robert Raussendorf and Hans-Juergen Briegel — Universitaet Muenchen, Sektion Physik, Theoretische Quantenoptik We have demonstrated in [1] that a class of highly entangled multiparticle states, the cluster states [2], can serve as one-way quantum computers. The one-way quantum computer is a scheme of universal quantum computation that consists only of one-qubit measurements on a resource quantum state. In this talk, a computational model [3] underlying the one-way quantum computer (QCC) is presented. The QCC has the property that any quantum logic network can be simulated on it. Conversely, not all ways of information processing that are possible with the QCC can be explained within the network model. For example, circuits in the Clifford group –which contains for example many coding circuits– can be performed in a single time-step.

Q 223.2 Di 16:45 HS 11/215 Kopplungstopologie und Lokalisierung in Quantenregistern — •Friedemann Tonner und G¨ unter Mahler — Universit¨at Stuttgart, Institut f¨ ur Theoretische Physik, Teilinstitut I, Pfaffenwaldring 57/IV, D-70550 Stuttgart Wie verhalten sich lokalisierte Zust¨ande eines Quantenregisters bei allgemeiner Kopplung? Hierzu untersuchen wir den Einfluss der Kopplungstopologie von N-Spin-Systemen auf ihre Lokalisierungseigenschaften im N-dim. Unterraum der 1-Spin-Anregungen. Da wir minimale Kenntnis ˆ hermitesche Zuu ur H ¨ber den Hamiltonian voraussetzen, w¨ahlen wir f¨ fallsmatrizen. Dabei wird die Kopplungstopologie durch den Kopplungsgraphen G festgelegt: Hij (i, j = 1, 2, . . . , N) wird Null gesetzt, falls die Vertizes i und j von G nicht verbunden sind. Die Lokalisierungseigenschaften dieses Modells h¨angen von der Topologie des Graphen G ab. So finden wir f¨ ur 1-dim. Gitter Lokalisierung, f¨ ur 2-dim. Gitter Delokalisierung. Wir betrachten auch allgemeine Kopplungstopologien, die die Lokalisierung maximieren.

[1]R. Raussendorf and H. J. Briegel, A one-way quantum computer. Phys. Rev. Lett. 86, 5188 (2001).

Q 223.3 Di 17:00 HS 11/215 Quantum computation in error correcting code spaces — •Michael Mussinger, Aldo Delgado, and Gernot Alber — Abteilung f¨ ur Quantenphysik, Universit¨at Ulm, D-89069 Ulm An important requirement for quantum computation in real physical systems is the ability to preserve quantum coherence throughout a calculation. For this purpose one has to develop appropriate quantum error correcting codes and one has to develop methods for implementing a universal set of quantum gates so that these code spaces are not left at any time during a quantum calculation. Thus, in the general case of m logical qudits with d levels, it is necessary to span the complete group SU (dm ), at least approximately. This aim can be achieved, for example, with a set of quantum gates which is capable of generating any SU (d)-transformation on each single qudit and which is capable of entangling any two qudits. We present a universal set of gates which achieves this goal for our previously developed detected-jump correcting quantum

Q 223.5 Di 17:30 HS 11/215 Quantum information with identical particles — •Kai Eckert1 , Jordi Mompart1 , Dagmar Bruß1 , John Schliemann2 , Xuexi Yi3 , and Maciej Lewenstein1 — 1 Institute of Theoretical Physics, University of Hannover, Appelstrasse 2, D-30167 Hannover, Germany — 2 Department of Physics, The University of Texas, Austin,TX 78712 — 3Institute of Theoretical Physics, Northeast Normal University, Changchun 130024, China In a variety of experimental realizations of quantum information processing the indistinguishable nature of the involved particles becomes important. We characterize quantum correlations in such systems, taking into account the statistical properties of the particles. Furthermore we analyze the role of these quantum correlations in concrete physical implementations.

[2]H. J. Briegel and R. Raussendorf, Persistent Entanglement in arrays of interacting particles. Phys. Rev. Lett. 86, 910 (2001). [3]R. Raussendorf and H. J. Briegel, Computational model underlying the one-way quantum computer quant-ph/0108067 (2001).

Quantenoptik

Dienstag

Q 223.6 Di 17:45 HS 11/215 Multiphoton entanglement — •Manfred Eibl1 , Mohamed Bourennane2 , Sascha Gaertner2 , Nikolai Kiesel2 , Christian Kurtsiefer2 , and Harald Weinfurter1,2 — 1 Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermannstr.1, 85748 Garching b. M¨ unchen unchen, Sektion Physik, — 2 Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ Schellingstr.4/III, 80799 M¨ unchen Multiphoton entanglement is the basis of many quantum communication schemes, quantum cryptographic protocols and fundamental tests of quantum theory. Spontaneous parametric down-conversion is the most effective source for polarization entangled photon pairs, and more recently, also for observing 3- and 4-photon entangled states via fragile interferometric set-ups. Here we show, that a highly entangled 4-photon state can be directly created by parametric downconversion. By pumping the down-conversion crystal with frequency doubled fs pulses from a Ti:Sapphir-laser, we generate a superposition state of a 4-photon GHZ-state and a product of two EPR-states, which shows strong correlations for various sets of analyzer angles. We present a detailed study of the dependency of the various 2- and 4-photon quantum correlations on the bandwidth of the downconversion photons, and describe how this state can be used for the implementation of novel quantum communication schemes like 4-party secret sharing and quantum telecloning. We finally report on possibilities for the experimentally realization of a 3-photon entangled state, the so called W-state, and discuss some of its properties. Q 223.7 Di 18:00 HS 11/215 Telecloning of continuous quantum variables — •Peter van Loock1,2 and Samuel Braunstein1 — 1 Informatics, University of Wales, Bangor, United Kingdom — 2 Quantum Information Theory Group, Zentrum f¨ ur Moderne Optik, Universit¨at Erlangen-N¨ urnberg

The performance of a “multiuser quantum channel” (MQC) for conveying quantum information simultaneously to several receivers is inevitably restricted by the no-cloning theorem: an MQC can only distribute approximate (ideally optimal) clones among the receivers. Such a “telecloning” scheme must rely on entanglement, because the optimal cloning fidelities always exceed those attainable through non-entanglement based classical teleportation. We propose a multimode multiparty entangled state as an MQC for continuous-variable communication [1]. It is producible with squeezed light and linear optics and enables optimal symmetric telecloning of coherent states. With respect to its degree of entanglement, our MQC is “cheaper” than the MQC’s of existing telecloning protocols involving discrete variables [2]. [1] P. van Loock and Samuel L. Braunstein, Phys. Rev. Lett. 87, 247901 (2001). [2] M. Murao, M. B. Plenio, and V. Vedral, Phys. Rev. A 61, 032311 (2000). Q 223.8 Di 18:15 HS 11/215 Hiding classical data in multi-partite quantum states — •Tilo Eggeling and Reinhard F. Werner — Institut f¨ ur Mathematische Physik, TU Braunschweig We present a technique for hiding classical bits in multipartite quantum states. A classical bit is encoded in the choice of one out of a pair of orthogonal quantum states, and cannot be read out by using only local communication and classical communication. We show that there is a rich variety of coding possiblilities differing in the kind of quantum information exchange required for decoding.

Q 231 Post Deadline Zeit: Dienstag 19:00–20:40 Q 231.1 Di 19:00 HS 11/215 Experimental Nonlocality Proof of Quantum Teleportation and Entanglement Swapping — •Thomas Jennewein, Gregor Weihs, Jia-Wei Pan, and Anton Zeilinger — Institut fuer Experimentalphysik, Universitaet Wien, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien Quantum teleportation strikingly underlines the peculiar features of the quantum world. We present an experimental proof of its quantum nature, teleporting an entangled photon with such high quality that the nonlocal quantum correlations with its original partner photon are preserved. This procedure is also known as entanglement swapping. The nonlocality is confirmed by observing a violation of Bell’s inequality by 4.5 standard deviations. Thus, by demonstrating quantum nonlocality for photons that never interacted our results directly confirm the quantum nature of teleportation. Q 231.2 Di 19:10 HS 11/215 Experimental Violation of Bell’s Inequality in Higherdimensional Systems with Orbital Angular Momentum Entangled States — •Alipasha Vaziri, Gregor Weihs, and Anton Zeilinger — Institut fuer Experimentalphysik, Universitaet Wien, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien There are two ways of generalizing the usual two particle two dimensional entanglement. This can be done by involving more than two particles producing multi-particle entanglement or by creating higherdimensional entanglement by making use of particles with multi-level states. In this work we focused on the latter and showed an experimental realization of a three-dimensional entangled state. This was proven by demonstrating the first experimental violation of a higher-dimensional Bell’s inequality. Q 231.3 Di 19:20 HS 11/215 Logical network implementation for cluster states and graph codes — •Dirk Schlingemann — Institut f. Mathematische Physik, TU-Braunschweig A straight forward construction method for quantum error correcting codes, based on graphs, has been introduced. These graph codes are

Raum: HS 11/215 directly related to cluster states which have been introduced by Briegel and Raussendorf. We show that the preparation of a cluster state as well as the coding operation for a graph codes, can be implemented by a logical network. Concerning the qubit case each vertex corresponds to an Hadamard gate and each edge corresponds to a controlled not gate. Q 231.4 Di 19:30 HS 11/215 Time in Quantum Mechanics — •Kim Bostroem — Universitaet Potsdam, Institut fuer Physik Time plays a fundamental role in all observations and experimental settings. However, in the basic lectures of quantum mechanics we learn that ”time is not an observable” and is hence not treated on the same footing as space. Unfortunately, there is some confusion about the reasons for such special treatment of time. I give a short review of the problematic aspects of a ”time observable” and point out that the roots of these problems lie in the conceptual foundation of quantum theory. If one insisted on describing time in a genuinely quantum mechanical way, one would be forced to modify the theory. Q 231.5 Di 19:40 HS 11/215 Kompakter Nd-YAG Laser kleiner und mittlerer Leistung direkt gepumpt durch Solarstrahlung — •Yasser Abdel-Hadi und Adalbert Ding — Optisches Institut, Technische Universit¨at Berlin Kompakte, durch Sonnenstrahlung gepumpte Festk¨orperlasersysteme sind modelliert worden, um die optimale Pumpgeometrie zu erhalten. Ausgehend von großen mit parabolischen bzw. konischen Konzentratoren ausgestatteten Lasersystemen wurde ein System entwickelt, das mit vielen kleinen nachgef¨ uhrten konzentrierenden Elementen (Spiegeln und/oder Fresnellinsen) ausgestattet ist. Die Geometrie eines solchen Systems wurde im Hinblick auf m¨oglichst einfachen mechanischen Aufbau so optimiert, dass je nach verwendeter Konzentratorstruktur eine optische Pumpleistung zwischen 0,3 und 2 kW erreicht werden kann. Geplant sind Ausgangsleistungen von einigen 10 Watt. Das optische System wird wahlweise einfach bzw. doppelt fokussierend aufgebaut, wobei der Laserstab entweder l¨angs oder quer gepumpt wird. Die optischen Parameter, die Geometrie und der Wirkungsgrad werden f¨ ur alle hier beschriebenen Systeme durch Simulationsrechnungen optimiert und mit fr¨ uheren Ergebnissen verglichen. Die verschiedenen Geometrien werden

Quantenoptik

Dienstag

miteinander verglichen. Q 231.6 Di 19:50 HS 11/215 Ein transportables Differenzfrequenz-Lasersystem f¨ ur die Cavity Leak-Out Spektroskopie bei 3µm — •Daniel Halmer, Sandra Stry, Peter Hering und Manfred M¨ urtz — Institut f¨ ur Lasermedizin, Universit¨at D¨ usseldorf, www.ilm.uni-duesseldorf.de/tracegas Die Cavity Leak-Out Spektroskopie (CALOS) ist ein Verfahren zum hochempfindlichen isotopomerenselektiven Nachweis von Spurengasen. Die Empfindlichkeit wird dadurch erreicht, dass sich das zu untersuchende Gas in einem Resonator befindet. Viele f¨ ur die Umwelt- und Medizinanalytik interessanten Molek¨ ule verf¨ ugen u ¨ber Absorptionslinien im Wellenl¨angenbereich um 3 µm. Es wurde ein transportables CALOSpektrometer entwickelt, mit welchem es m¨oglich ist auch außerhalb des Labors Messungen vorzunehmen. Speziell f¨ ur diesen Nachweis wurde ein cw-DifferenzfrequenzLasersystem (Diodenlaser mit λ = 800 − 820 nm und Nd:YAGLaser mit λ = 1064 nm) mit einer Ausgangsleistung von 27 µW aufgebaut, das zwischen 2797 cm−1 und 3340 cm−1 abstimmbar ist und u ¨ber einen modensprungfreien Abstimmbereich von ugt. Der kleinste von uns messbare Absorptionskoeffizient 1,7 cm−1 verf¨ liegt in der Gr¨oßenordnung von 1 × 10−8 /cm. So konnten Methan und Ethan mit einer Nachweisgrenze von 1 ppb nachgewiesen werden. Die Empfindlichkeit l¨asst sich durch eine gr¨oßere Laserleistung weiter verbessern. Dies wird durch Einbau eines Master Oscillator Power Amplifier Nachverst¨arkungssystem f¨ ur den Diodenlaser realisiert, wodurch die DFG-Leistung wesentlich vergr¨oßert wird. Erste Ergebnisse mit diesem System werden vorgestellt. Q 231.7 Di 20:00 HS 11/215 Intensit¨ atsstabilisierung eines 12 W-Lasersystems — •Michele Heurs1 , Volker Quetschke1 , Ivo Zawischa2 , Benno Willke1 , Shigeo Nagano3 und Karsten Danzmann1,3 — 1 Universit¨at Hannover, Institut f¨ ur Atom- und Molek¨ ulphysik, Abteilung Spektroskopie, Callinstr. 38, 30167 Hannover — 2 Laser Zentrum Hannover e.V., Holur Gravitationslerithallee 8, 30419 Hannover — 3Max-Planck-Institut f¨ physik, Teilinstitut Hannover, Callinstr. 38, 30167 Hannover Bei GEO 600, dem Deutsch-Britischen Gravitationswellendetektor, wird ein injection-gelocktes Lasersystem verwendet. Es besteht aus einem Masterlaser (monolithischer Nd:YAG-NPRO mit einer Ausgangsleistung von P= 800 mW bei 1064 nm), sowie einem Slavelaser (Nd:YAG-Ringlaser in Bowtie-Konfiguration mit einer Ausgangsleistung von P= 12 W bei 1064 nm). Durch R¨ uckwirkung auf den Strom einer Pumpdiode des Slavelasers wird das Lasersystem in seiner Ausgangsleistung stabilisiert. Dabei wird bei Frequenzen von einigen kHz ein relatives Intensit¨atsrauschen von √ 5 ∗ 10−8 /( Hz) erreicht. ¨ Nach einer kurzen Ubersicht u ¨ber das GEO 600-Lasersystem wird die regelungstechnische Aufgabenstellung erl¨autert, das Stabilisierungskonzept vorgestellt und die spektrale Rauschdichte des freilaufenden sowie des stabilisierten Lasersystems gezeigt. Fundamentale Grenzen der Intensit¨atsstabilit¨at werden aufgezeigt. Q 231.8 Di 20:10 HS 11/215 Neuartige Ultrakurzpuls-R¨ ontgenquelle — •Bj¨ orn Mader, Andre Egbert, Boris Tkatschenko, Carsten Fallnich und Boris Chichkov — LZH ; Hollerithalle 8 ; 30419 Hannover Die Entwicklung von R¨ontgenstrahlquellen mit Pulsdauern im Pikound Subpikosekundenbereich erm¨oglicht eine Vielzahl von zeitaufgel¨osten

Anwendungen (z.B. R¨ontgenbeugung, Radiologie). Vorgestellt wird eine neuartige kompakte, hochrepetierende R¨ontgenquelle im Spektralbereich um 10 keV basierend auf der Kombination eines Femtosekundenlasers mit einer konventionellen R¨ontgenr¨ohre. Durch Bestrahlung von Photokathoden mit Femtosekundenlaserpulsen werden ultrakurze Elektronenpakete durch Photoemission erzeugt, in einem Hochspannungsfeld beschleunigt und schließlich in einem Target (z.B. Kupfer, Wolfram) abgebremst. Dieses f¨ uhrt zur Erzeugung ultrakurzer R¨ontgenpulse. Der Einfluß relevanter Parameter (Laserfluenz, -wellenl¨ange, Beschleunigungsspannung) auf die Effizienz der Elektronen- und R¨ontgenstrahlerzeugung, sowie eine Analyse der spektralen und zeitlichen Eigenschaften der Quelle werden vorgestellt. Ein Vergleich mit Ultrakurzpuls-R¨ontgenquellen basierend auf Hochleistungslaser-produzierten Plasmen wird pr¨asentiert. Q 231.9 Di 20:20 HS 11/215 Sub-Mikrostrukturierung mit Femtosekundenlaserpulsen — •J¨ urgen Koch1 , Frank Korte1 , Stefan Nolte2 , Carsten Fallnich1 und Boris N. Chichkov1 — 1 Laser Zentrum Hannover ur Ane.V., Hollerithallee 8, D-30419 Hannover, Germany — 2 Institut f¨ gewandte Physik, Friedrich-Schiller-Universit¨at Jena, Max-Wien-Platz 1, D-07743 Jena, Germany In den vergangenen Jahren wurde demonstriert, daß der Femtosekundenlaser ein einzigartiges und universelles Werkzeug f¨ ur die Mikromaterialbearbeitung ist. Es lassen sich Strukturen bis hinunter in den Bereich von einem Mikrometer erzeugen. Durch den Einsatz von kurzbrennweitigen Fokussieroptiken ist es prinzipiell m¨oglich in den Sub-Mikrometerbereich vorzustoßen. Wir demonstrieren Ideen, Techniken und Ergebnisse sowie Grenzen f¨ ur die Sub-Mikrometer-Materialbearbeitung. Eine kurze theoretische Beschreibung zum Ablationsprozess mit Femtosekundenlasern wird gegeben. Q 231.10 Di 20:30 HS 11/215 Simulation und Messung von Faraday-Rotationssignalen an 14 NO/15NO mit einem Quanten-Kaskaden-Laser — •Heiko Ganser1 , M. Horstjann1 , J. Brown2 , W. Urban3 , P. Hering1 und M. M¨ urtz1 — 1 Institut f¨ ur Lasermedizin, Universit¨at D¨ usseldorf, www.ilm.uni-duesseldorf.de/tracegas — 2 Physical Chemistry Laboratory, ur Angewandte Physik, Universit¨at University Oxford — 3 Institut f¨ Bonn Stickstoffmonoxid (NO) ist ein in der medizinischen und biologischen Forschung sehr aktuelles Molek¨ ul, da es an vielen Regulationsprozessen (z.B. vom Blutdruck) beteiligt ist und u ¨ber seine exakte Wirkungsweise noch vieles unbekannt ist. Mit 15 N steht ein nicht radioaktives Isotop zur Markierung von Medikamenten zur Verf¨ ugung, was die Verfolgung ihres Reaktionsweges zul¨asst. Da NO normalerweise nur in kleinsten Mengen freigesetzt wird, besteht ein grosser Bedarf an einem empfindlichen Ger¨at zum simultanen online-Nachweis der Isotopomere 14 NO und 15 NO. Wir weisen NO in der Gasphase unter Ausnutzung seiner magnetischen Eigenschaften spektroskopisch nach. Als Lichtquelle diente ein cw-Quanten-Kaskaden-Laser im Bereich von 1910 - 1920 cm−1. Dieser Frequenzbereich ist f¨ ur den Nachweis von 14 NO geeignet, die 15 NO Linien sind sehr schwach. Um die Signalform und -st¨arke in anderen Frequenzbereichen vorherzusagen, wurde eine Simulation implementiert. Die teils erwarteten und teils u ¨berraschenden Resultate dieser Simulation werden in diesem Vortrag vorgestellt. Schliesslich werden die Ergebnisse der Simulation mit den von uns gemachten Messungen verglichen.

Q 301 Poster: Fallen, K¨ uhlung, Teilchenoptik Zeit: Mittwoch 11:00–13:00 Q 301.1 Mi 11:00 Schloss Raman sideband cooling of single atoms in a dipole trap — •Igor Dotsenko, Stefan Kuhr, Wolfgang Alt, Dominik Schrader, Yevhen Miroshnychenko, Martin M¨ uller, Victor Gomer, and Dieter Meschede — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Wegelerstr. 8, 53115 Bonn We demonstrate an implementation of Raman sideband cooling of single neutral atoms in a dipole trap. Individual cesium atoms prepared in a MOT at 125 µK are transferred into a standing-wave dipole trap [1], which shall move them into a high-finesse cavity. For cavity QED

Raum: Schloss experiments a constant coupling of an atom to a cavity field is desired and so the trapped atom should be cooled down to its lowest vibrational level. The measured axial oscillation frequency of the atoms in the dipole trap (330 kHz) [2] is large enough to apply Raman sideband cooling techniques. This cooling scheme requires two separate beams, whose frequency difference matches the hyperfine splitting of the Cs ground state. For this purpose we use a single diode laser and generate sidebands at 9.2 GHz by an electro-optical modulator. Carrier and sidebands are then interferometrically separated. The final temperature of atoms can be measured via comparison of Stokes and anti-Stokes components of the

Quantenoptik Raman transition. A high atomic population of the lowest vibrational level can be achieved by the described method. [1] S. Kuhr et al., Science 293, 278 (2001) [2] W. Alt et al., in preparation Q 301.2 Mi 11:00 Schloss Periodische Bewegungen kalter Atome in einer optischen Dipolfalle und in einer MOT — •H. M¨ unz, I. Mistrik und H. Helm — Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Freiburg Der Fokus eines Titan-Saphir-Lasers dient als nahresonante optische Dipolfalle f¨ ur kalte Rubidium-Atome. Die axiale Eigenfrequenz der Atombewegung in der Dipolfalle liegt im Bereich von 10 bis 50 Hz, kollektive Schwingungen der Atome k¨onnen daher in der r¨aumlichen Fluoreszenzverteilung der Falle direkt beobachtet werden. Die Messung der axialen Schwingungsfrequenz macht die Abh¨angigkeit des Dipolpotentials von Intensit¨at und Verstimmung des Fallenlasers unmittelbar sichtbar. Wir stellen experimentelle Ergebnisse hierzu vor. In einer magneto-optischen Falle (MOT), deren gegenl¨aufige K¨ uhlstrahlen seitlich zueinander versetzt sind, beobachten wir die Ausbildung stabiler Ringstrukturen kalter Atome mit einem Durchmesser von 5-8 mm. Diese Bahnen werden von transversal kalten Atomen mit Geschwindigkeiten von wenigen m/s umlaufen. Numerische Simulationen unter Einbeziehung der r¨aumlichen Intensit¨ats- und Magnetfeldgradienten zeigen die Stabilit¨at dieser Ringstrukturen in ¨ Ubereinstimmung mit den experimentellen Beobachtungen. F¨orderung durch die DFG im SFB 276, Teilprojekt C16. Q 301.3 Mi 11:00 Schloss Eine Dipolfalle im Hochfinesseringresonator — •Thilo Els¨ asser, Boris Nagorny, Hendrik Richter und Andreas Hemmerich — Institut f¨ ur Laserphysik, Universit¨at Hamburg, Jungiusstr.9, 20355 Hamburg Hochfinesseresonatoren bieten vielf¨altige M¨oglichkeiten zu neuartigen Manipulationen von Atomen und Atomensembles. Zum einen lassen sich durch die lange Lebensdauer der Photonen in der Kavit¨at phononenartige Kollektivschwingungen anregen, die man f¨ ur quantenlogische Operationen benutzen kann. Zum anderen erm¨oglicht die bevorzugte Streuung der Photonen in die Resonatormode das K¨ uhlen sogar unter die Recoiltempe¨ ratur, die von den Ubergangsfrequenzen der Atome nahezu unabh¨angig ist und nur auf der koh¨arenten Streuung beruht. Wir pr¨asentieren die solide Stabilisierung eines Diodenlasers mit Hilfe des Pound-Drever-HallVerfahrens auf einen Hochfinesseringresonator mit einer gemessenen Finesse von 110000 und minimalen Intensit¨atsschwankungen im Bereich der Fallenfrequenzen. Desweiteren steht ein Doppel-MOT-System zur Verf¨ ugung, welches eine Quelle mit ca. 109 kalten Rubidiumatomen liefert. Erste Experimente mit der Dipolfalle werden dokumentiert, sowie die zu erwartenden K¨ uhleffekte diskutiert. Q 301.4 Mi 11:00 Schloss Eine großvolumige 3D-MOT f¨ ur Rubidium — •Robert L¨ ow, J¨ urgen Schoser, Rolf Heidemann, Volker Schweikhardt, Yuri Ovchinnikov und Tilman Pfau — 5. Physikalsiches Institut, Universit¨at Stuttgart, Pfaffenwaldring 57, 70550 Stuttgart In herk¨ommlichen Magneto-optischen Fallen (MOT) ist die fangbare Atomzahl durch die Dichte limitiert. Wir stellen eine neuartige großvolumige MOT-Konfiguration vor, die den Einfang einer großen Atomzahl erlaubt. Die Magnetfelder bestehen aus einem langezogenem Quadrupolfeld, erzeugt durch Ioffest¨abe, die an den Enden durch kleine Pinchspulen abgeschlossen sind. Die Laser werden mit einem stark elliptischem Strahlquerschnitt eingestrahlt. Dies erm¨oglicht eine MOT mit bis zu 5 · 1010 Atomen. Die 3D-MOT befindet sich dabei in einer UHV-Kammer und wird durch den intensiven Strahl einer 2D-MOT geladen. Wir stellen unsere Anzahl-, Temperatur- und Dichtemessungen in Abh¨angigkeit verschiedener Parameter vor. Diese 3d-MOT ist der Ausgangspunkt, um die Atome in eine ebenfalls langezogene Magnetfalle umzuladen. Ziel ist es in, dieser Magnetfalle Quantenentartung zu erreichen. Q 301.5 Mi 11:00 Schloss Eine bichromatische MOT f¨ ur Kalzium Atome — •Hansen Dirk — Institut f¨r Laserphysik, Jungiusstr. 9, 20355 Hamburg Kalzium Atome im Grundzustand werden aus einem ZeemanAbbremser in eine magneto-optische Falle (MOT) geladen, die auf der starken 423 nm Floureszenzlinie arbeitet (4 1 S0 − 4 1 P1 ). Da der Grunduhlprozess auf zustand 4 1 S0 keine Hyperfeinstruktur aufweist, ist der K¨ ¨ eine Doppler-Temperatur von ca. 1 mK begrenzt. Uber einen schwa-

Mittwoch chen Zerfallskanal gelangen die Atome in eine zweite MOT bei 1978 nm, die der ersten r¨aumlich u ¨berlagert ist (4 3 P2 − 3 3 D3). Aufgrund der ¨ schmalen Linienbreite dieses Ubergangs sind Doppler-Temperaturen von 1,4 µK erreichbar. Zus¨atzlich verspricht Polarisationsgradientenk¨ uhlung die Ann¨aherung der Temperatur an das R¨ uckstosslimit von 122 nK. Kalzium besitzt eine nur 400 Hz breite Linie bei 657 nm und ist daher ein vielversprechender Kandidat f¨ ur den Bau einer Atomuhr, die bei optischen Frequenzen arbeitet. Q 301.6 Mi 11:00 Schloss Inelastische Zweik¨ orperst¨ osse in einer magneto-optischen Falle f¨ ur Kalzium — •Dirk Hansen — Institut fuer Laserphysik, Jungiusstr. 9, 20355 Hamburg Die Lebensdauer einer magneto-optischen Falle fuer Kalzium betr¨agt nur etwa 20 ms, da der K¨ uhl¨ ubergang bei 423 nm nicht ganz geschlossen ist. Durch optisches R¨ uckpumpen bei 671 nm l¨asst sich der Verlustkanal teilweise verschliessen. In diesem Fall beobachten wir eine Begrenzung der Lebensdauern durch inelastische Zweik¨orperst¨osse. Q 301.7 Mi 11:00 Schloss Detektoren f¨ ur eine QND-Messung einzelner Atome in einer Mikrofalle — •Tilo Steinmetz1 , Romain Long1,2 , Peter Homansch1 und Jakob Reichel1 melhoff1 , Tim Rom1 , Theodor W. H¨ — 1 Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik und Ludwig-MaximiliansUniversit¨at M¨ unchen, Schellingstr.4, 80799 M¨ unchen — 2 Laboratoire ´ Kastler Brossel, Ecole Normale Sup´erieure,24 Rue Lhom*ond, 75231 Paris Die grosse Flexibilit¨at in der Erzeugung magnetischer Potentiale durch die Mikrofallentechnik erlaubt es uns, kalte Atome kontrolliert zu manipulieren, wie es f¨ ur Experimente zur Atominterferometrie und zur Quanteninformation vonn¨oten ist. Als Ausgangspunkt hierf¨ ur ist eine nichtdestruktive Detektion einzelner Atome erforderlich. Dazu soll die Phasenverschiebung, die ein Atom auf ein nichtresonantes Lichtfeld aus¨ ubt, ausgenutzt werden. Ein optischer Resonator soll dabei diesen Effekt verst¨arken. Wir zeigen zwei Resonatorans¨atze, die eine Integration in die Mikrofalle erlauben. Zum einen sollen die Atome an das evaneszente Feld einer Mikrosph¨are gekoppelt werden und zum anderen an das Feld eines Fabry-Perot-Faserresonators. Q 301.8 Mi 11:00 Schloss Nanoteilchen in einer Paulfalle - ein System f¨ ur Chaosexperimente — •Michael Albiez und Markus K. Oberthaler — Universit¨at Konstanz Die experimentelle Realisierung eines δ-kicked Rotors in einem harmonischen Potential ist ein interessantes Modellsystem zur Untersuchung ¨ des Ubergangs zwischen der klassischen und der Quantenwelt. Wir pr¨asentieren die Realisierung einer Paulfalle, in der einzelne mit Hilfe der Elektrospray-Ionisierungsmethode geladene Goldkolloide mit einem Durchmesser von 100 nm bis 1 µm gefangen werden k¨onnen. Die Teilchen werden mit gestreutem Licht auf eine CCD-Kamera abgebildet. Die δ-kicks werden mit einem eindimensionalen r¨aumlich periodischen Potential, das von einer stehenden Lichtwelle erzeugt wird, auf die Kolloide u ¨bertragen. Die ersten Ergebnisse zu Speicherung und Nachweis der Nanoteilchen, die Beinflussung der Bewegung der Teilchen mittels der stehenden Lichtwelle werden vorgestellt. Q 301.9 Mi 11:00 Schloss Aufbau einer Apparatur f¨ ur zweikomponentige Quantengase — •Alexander Bat¨ ar, Sven Kroboth und Axel G¨ orlitz — Universit¨at Stuttgart, 5.Physikalisches Institut Wir planen den Aufbau einer Apparatur zur Erzeugung zweikomponentiger Quantengase aus ultrakalten Ytterbium- und RubidiumAtomen. In diesem neuartigen System mit einem diamagnetischen (Yb) und einem paramagnetischen (Rb) Atom sollen sowohl Gemische aus zwei bosonischen Atomsorten als auch solche aus Fermionen und Bosonen untersucht werden. Um mit beiden Atomsorten in das quantenentartete Regime vorzustoßen, sollen Ytterbium und Rubidium zun¨achst unabh¨angig voneinander mit Hilfe von Zeeman-Abbremsern und magnetooptischen Fallen vorgek¨ uhlt werden. Anschließend wird ein Bose-Einstein-Kondensat aus 87 Rb durch evaporative K¨ uhlung in einer Magnetfalle erzeugt. Das Ytterbium soll in einer optischen Falle, die der Magnetfalle f¨ uu ¨r Rubidium u uhlung eben¨berlagert ist, gespeichert und durch sympathetische K¨ falls bis unter die kritische Temperatur f¨ ur die Quantenentartung abgek¨ uhlt werden. Auf dem Weg zum zweikomponentigen Quantengas sind

Quantenoptik ausf¨ uhrliche Studien der Wechselwirkung zwischen den beiden Atomsorten geplant und notwendig, da bisher ultrakalte Gemische aus para- und diamagnetischen Atomen und im Speziellen Rubidium und Ytterbium ¨ noch nicht realisiert wurden. Uber den Stand der Arbeiten wird berichtet. Q 301.10 Mi 11:00 Schloss Gemeinsame Speicherung zweier atomarer Spezies in einer optischen Dipolfalle — •J. Lange, S. Kraft, M. Mudrich, M. Eichhorn, R. Grimm*, A. Mosk und M. Weidem¨ uller — Max-PlanckInstitut f¨ ur Kernphysik, 69029 Heidelberg Eine quasi-elektrostatische optische Dipolfalle stellt ein nahezu ideales System zur Beobachtung von Stoßprozessen zwischen ultrakalten Atomen verschiedener Spezies im elektronischen Grundzustand dar. Als Modellsystem werden C¨asium– und Lithiumatome gemeinsam im Fokus eines 108 W CO2 –Lasers gefangen. Zur Optimierung des gemeinsamen Transfers in die 850 µK (f¨ ur Cs) bzw. 340 µK (f¨ ur Li) tiefe Falle wurden die Wechselwirkungen zwischen den Atomen w¨ahrend des Ladens studiert. Zus¨atzlich k¨onnen spin¨andernde Li–Cs– und Cs–Cs–St¨oße die Verlustraten erh¨ohen, wenn Atome nicht im energetisch tiefsten Hyperfeinzustand in die Falle geladen werden [1]. Wir pr¨asentieren Untersuchungen des Einflusses verschiedener Transferstrategien auf Teilchenzahl und Temperatur der Ensembles sowie Messungen der Speicherzeiten in Abh¨angigkeit des Hyperfeinzustands der Atome. Bei optimalem Transfer k¨onnen 1×105 Cs–Atome mit einer Temperatur von 20 µK und 4×104 Li–Atome mit einer mittleren kinetischen Energie von 80 µK gespeichert werden, was die Beobachtung von Themalisationsprozessen [2] oder die Bildung kalter Molek¨ ule erm¨oglicht. ∗

Institut f¨ ur Experimentalphysik, Universit¨ at Innsbruck

[1] A. Mosk et al., Appl. Phys. B, im Druck. [2] M. Mudrich et al., arXiv:physics/0111213. Q 301.11 Mi 11:00 Schloss Properties of an optical conveyor belt — •Yevhen Miroshnychenko, Stefan Kuhr, Wolfgang Alt, Dominik Schrader, Igor Dotsenko, Victor Gomer, and Dieter Meschede — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Wegelerstr. 8, 53115 Bonn A standing wave dipole trap is loaded with a prescribed number of cesium atoms from a magneto-optical trap. By controlling the motion of the standing wave we transport the atom with submicrometer precision over macroscopic distances [1]. The displaced atom is observed by position-sensitive fluorescence detection in the dipole trap. We successfully transport one atom over the maximum distance of 15 mm and achieve displacement efficiencies of almost 100% for atomic accelerations of up to 105 m/s2 which is close to the expected fundamental limits [2]. Adiabatic cooling allows us to perform temperature measurements of a single atom in the dipole trap. We also investigate the possibility of consecutive loading of the conveyor belt to generate a string of atoms with well-defined separation, which would create an ”atomic beam”with sub-Poissonian statistics and could be used for controlled manipulation of atoms in cavity QED experiments (an ”atomic shift register”). [1] S. Kuhr et al., Science 293, 278 (2001) [2] D. Schrader et al., Appl. Phys. B. (2001), http://dx.doi.org/10.1007/ s003400100722 Q 301.12 Mi 11:00 Schloss Eine kalte Atomstrahlquelle f¨ ur reflexive Atomoptik — •Michael Haas, Ruby de la Torre, Habib Merimeche und Dieter Meschede — Wegelerstrasse 8, 53115 Bonn In enger Analogie zur klassischen Lichtoptik k¨onnen neutrale Atome mittels verschiedener magnetischer Komponenten manipuliert werden. In der refraktiven Atomoptik wurde bereits die Fokussierung eines Atomstrahles mit Hilfe magnetischer Linsen realisiert. Die Abbildungen weisen allerdings starke chromatische Aberration auf, die zu einer Verschlechterung des Kontrastes f¨ uhrt. Die reflexive Atomoptik stellte eine alternative Methode dar, mit der sich dieser Abbildungsfehler minimieren l¨aßt. Die beste Reflektivit¨at eines Atomspiegels wird mit einer periodischen Magnetfeldkonfiguration erreicht. Videob¨ander sind besonders gut geeignet, um eine hohe Reflektivit¨at und eine geringe chromatische Aberration zu erzielen. Dar¨ uberhinaus stellen wir unsere Atomstrahlquelle vor, die auf einer 2D-MOT- Konfiguration basiert.

Mittwoch Q 301.13 Mi 11:00 Schloss Transverse Laser Cooling of an Indium Atomic Beam — •Siarhei Sidarenka, Jiayu Wang, Dietmar Haubrich, and Dieter Meschede — Institut fuer Angewandte Physik, Universitaet Bonn, Germany A new method for nanostructure fabrication using neutral atomic beams called atom lithography has been successfully demonstrated within the past several years. It applies a standing wave to focus atoms as they are being deposited onto a substrate. Several atomic species have been focused. Our work concentrates on the optical manipulation of indium atoms which can be helpful in manufacturing of photonic crystals or quantum dot lasers. In one-dimensional focusing the deposited linewidth is primarily determined by the transverse collimation of the atomic beam. Therefore it is necessary to optically cool the transverse motion of the atomic beam before focusing. Due to the indium fine structure two laser wavelengths (410nm and 451nm) must be utilized to close the cooling transition. 410nm is easily available from a simple GaN diode laser, and 451nm is available by frequency doubling of a Ti:Sa laser radiation with help of a KNbO3 or LBO crystal. We present numerical simulations of transverse Doppler cooling of an Indium atomic beam and the current status of the experiment. The results indicate that efficient laser cooling within this unusual two color laser cooling scheme should be experimentally possible. Q 301.14 Mi 11:00 Schloss A stationary source of non-classical and entangled atoms — •Michael Fleischhauer1 , Shangquing Gong1,2 und Klaas Bergmann1 — 1 FB Physik, Univ. Kaiserslautern — 2 Shanghai Inst. of Optics, China A scheme for generating continuous beams of atoms in non-classical or entangled quantum states is proposed and analyzed theoretically. For this a recently suggested transfer technique [1] of quantum states from light fields to collective atomic excitation by Stimulated Raman Adiabatic Passage is employed and extended to matter waves. By the method monochromatic atomic beams in specific internal states can be created, whose quantum properties are identical to that of an input continuouswave light field. [1] M.Fleischhauer and M.D. Lukin, Phys.Rev.Lett. 84, 5094 (2000) Q 301.15 Mi 11:00 Schloss Der Atomstift: serielles schreiben mit Atomen — •Mario M¨ utzel und Dieter Meschede — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Wegelerstr. 8, 53115 Bonn Die große St¨arke der Nanostrukturierung mit Atomen besteht darin, dass technisch wichtige Atome direkt auf Substrate aufgetragen werden k¨onnen. Wir stellen eine einfache Methode vor, mit der beliebige Strukturen seriell geschrieben werden k¨onnen. Das Konzept des sogenannten Atomstiftes besteht darin, den Durchmesser eines thermischen Atomstahls durch eine Blende auf einige µm oder weniger zu beschr¨anken, und Atome auf ein direkt hinter der Blende befindliches Substrat aufzutragen. Beliebige 2D-Strukturen k¨onnen durch ein Verschieben des Substrats relativ zur Blende erzeugt werden. Die minimale Strukturgr¨oße ist dabei nur vom Blendendurchmesser begrenzt. Damit dieser serielle Schreibprozess in kurzen Zeiten stattfinden kann, ist es n¨otig, den Atomfluss durch die Blende zu erh¨ohen. Dazu wird ein thermischer Cs-Atomstrahl durch einen magnetischen 2D-Quadrupol geleitet, der die Atome in Richtung der Quadrupolachse beschleunigt. Dadurch wird hinter dem Magneten im Zentrum des Atomstrahles eine ¨ signifikante Uberh¨ ohung des Atomflusses erreicht (Faktor 20-200). Wir pr¨asentieren den aktuellen Stand des Experiments. Q 301.16 Mi 11:00 Schloss Atomlithographie mit dissipativen Lichtmasken — •Ralf urgens1 , J¨ urgen Mlynek2 und Markus K. St¨ utzle1 , Dirk J¨ Oberthaler1 — 1 Fachbereich Physik, Universit¨at Konstanz, 78457 Konstanz — 2 Humboldt-Universit¨at zu Berlin, 10099 Berlin Die bisher verwendete Methode der Nanostrukturierung von Oberfl¨achen mittels Atomlithographie beruht auf der Fokussierung eines kollimierten, thermischen Atomstrahls durch das Dipolpotential einer weit verstimmten stehenden Lichtwelle. Dieses Verfahren ist prinzipiell bez¨ uglich Strukturbreite und Untergrund limitiert. Insbesondere die Pr¨aparation des Atomstrahls beeinflusst die G¨ ute der Fokussierung. L¨angere Wechselwirkungszeiten der Atome mit der stehenden Licht-

Quantenoptik welle erlauben neue Methoden der Atomlithographie, da gen¨ ugend Energie durch spontane Emission dissipiert werden kann. Eine nahresonante blauverstimmte stehende Lichtwelle erm¨oglicht das K¨ uhlen der Atome und eine verbesserte Lokalisierung in den Potentialminima. Pr¨asentiert werden detaillierte Untersuchungen zur geplanten experimentellen Umsetzung mittels eines Zeeman-abgebremsten Chrom-Atomstrahls. Die klassischen Monte-Carlo Simulationen lassen Strukturbreiten im Bereich von 10 nm bei einem deutlich reduzierten Chromuntergrund erwarten. Zudem ist die Methode weitgehend unabh¨angig von der Pr¨aparation des Atomstrahls. Gef¨ordert durch den SFB 513 der DFG. Q 301.17 Mi 11:00 Schloss Atominterferometrie mit ultrakalten Atomen — •Tomas Binnewies, Guido Wilpers, Carsten Degenhardt, Uwe Sterr und Fritz Riehle — Physikalisch–Technische Bundesanstalt, Bundesallee 100, D–38116 Braunschweig Erdalkalielemente sind aufgrund ihres 1 S0 – Grundzustandes und der schmalen Interkombinationslinie zum 3 P1 – Zustand besonders gut f¨ ur atominterferometrische Pr¨azisionsexperimente geeignet. Mit der Quench-K¨ uhlung gelingt es seit kurzem, auch das Erdalkalielement Calcium bis auf einige µK zu k¨ uhlen [1]. Die Atominterferometrie mit diesen ultrakalten Atomen ist nicht mehr durch die Geschwindigkeitsverteilung der Atome begrenzt. So nimmt z.B. das gesamte Ensemble an der Interferometrie teil, da die Dopplerbreite kleiner als die Fourierbreite des Anregungspulses ist, was einen deutlich h¨oheren Kontrast der Interferenzen zur Folge hat. Dar¨ uber hinaus kann mit einem einfachen ShelvingVerfahren eine zustandsselektive Detektion erfolgen, was die Bestimmung einer normierten Anregungswahrscheinlichkeit erm¨oglicht und zu einem h¨oheren Signal-zu-Rausch-Verh¨altnis f¨ uhrt, im Prinzip nur noch limitiert durch das Quantenprojektionsrauschen. Wir pr¨asentieren experimentelle und theoretische Untersuchungen von unterschiedlichen Atominterferometerkonfigurationen mit ultrakalten Ca-Atomen, unter anderem ein atomares Shearing-Interferometer mit nur zwei Strahlteilern. [1] T. Binnewies et al., Phys. Rev. Lett. 87, 123002, 2001 Q 301.18 Mi 11:00 Schloss Erste Messungen mit einem universellen MateriewellenInterferometer — •R¨ udiger Br¨ uhl, Oleg Kornilov und Peter Toennies — Max-Planck-Institut f¨ ur Str¨omungsforschung, G¨ottingen Beugung von Molekular-Strahlen aus leichen Teilchen, wie z.B. He, H2 usw., an frei stehenden Gitter mit 100 nm Periode f¨ uhrt zu Ablenkungswinkeln von bis zu 1 Grad. Da die gebeugten Strahlen zueinander koherent sind, k¨onnen sie miteinander interferieren, falls sie wieder zusammen gef¨ uhrt werden. Ein entsprechendes Mach-Zehnder-Interferometer wurde mit drei Gittern realisiert und erstmals mit nicht Alkalieatomen betrieben. Mit Hilfe eines elektrisches Feldes konnte auf Grund des Stark Effekts die Phase in einem Zweig um bis zu 52 π verschoben werden. Neben Helium wurden auch die Polarisierbarkeit des schwach gebundenen He-Dimers und D2 gemessen. Die Verwendung von anderen Gasen wie Ar und CO ist geplant. Andere Wechelwirkungen sind denkbar und werden besprochen. Q 301.19 Mi 11:00 Schloss Neue Konzepte f¨ ur die Ramsey-Borde Spektroskopie mit Magnesium — •Jochen Keupp, Tanja Mehlst¨ aubler, Nils Rehbein, Albane Douillet, Ernst Maria Rasel und Wolfgang Ertmer — Institut f¨ ur Quantenoptik, Welfengarten 1, 30167 Hannover Die Entwicklung des Kammgenerators sowie neuer K¨ uhl- [1] und Speichermethoden [2] sind wichtige Fortschritte bei der Realisierung von optischen Atomuhren mit h¨ochster Kurzzeitstabilit¨at. Kernelemente einer optischen Atomuhr sind hochstabile Laser wie auch die Erzeugung ultrakalter Atome f¨ ur die Interferometrie. Wir berichten u ¨ber Konzept und Status unseres Experimentes mit kalten Magnesiumatomen. Die gegenw¨artigen Arbeiten konzentrieren sich auf die Charakterisierung unserer neuen Apparatur zum Fangen und zweistufigen K¨ uhlen der Atome. Im Mittelpunkt stehen ferner die Verbesserung der Frequenzstabilit¨at des Spektroskopielasers, die Entwicklung eines neuen Festk¨orperlasersystems und eines frequenzverdoppelten, injektionsgelockten Titan-Saphir-Lasers (λ = 462 nm) f¨ ur das K¨ uhlen. [1] Binnewies et al. Phys. Rev. Lett. 87, 123002 (2001) [2] Katori et al. Phys. Rev. Lett. 82, 1116 (1999)

Mittwoch Q 301.20 Mi 11:00 Schloss Sagnac-Interferometrie mit ultrakalten Atomen — •Christian Jentsch, Simon Chelkowski, Ernst M. Rasel und Wolfgang Ertmer — Institut f¨ ur Quantenoptik, Universit¨at Hannover, Welfengarten 1, 30167 Hannover. Beeindruckende Sensitivit¨aten, z.B. bei der Messung von Beschleunigungen [1] oder Rotationen [2], haben Materiewelleninterferometer zu wichtigen Werkzeugen der fundamentalen Physik und Metrologie gemacht. Das Projekt CASI (Cold Atom Sagnac Interferometer) zielt darauf ab, Sagnac-Interferometrie h¨ochster Aufl¨osung zu verwirklichen. ¨ Die Verwendung kalter Atome, die mit optischen Raman-Uberg¨ angen koh¨arent aufgeteilt und rekombiniert werden, erlaubt es, diesen Sensor so kompakt zu gestalten, dass er transportabel ist bzw. auf einem Satelliten verwendet werden k¨onnte [3]. CASI soll mit zwei Quellen f¨ ur ultrakaltes Rubidium betrieben werden, die die Atome in entgegengesetzter Richtung emittieren, um Rotationen von Beschleunigungen zu unterscheiden. Wir pr¨asentieren das Konzept und die Parameter unseres zuk¨ unftigen Interferometers, sein modulares Design und den aktuellen Stand der Realisierung unserer 2-stufigen Rubidium-Quellen. Die Flexibilit¨at des Aufbaus erlaubt es, die Sensitivit¨at des Interferometers zu ver¨andern. Bei einer longitudinalen Geschwindigkeit der√Atome von 3 m/s ergibt sich z.B. eine Sensitivit¨at von 2 × 10−9 rad/s/ Hz. [1] A. Peters, K.Y. Chung, and S. Chu, Metrologia 38, 25 (2001) [2] T.L. Gustavson, A. Landragin, and M.A. Kasevich, Class. Quantum Grav. 17, 2385 (2000) [3] HYPER, Assessment study report, ESA-SCI(2000)10 Q 301.21 Mi 11:00 Schloss Wellenfrontmessungen mit optischen und atominterferometrischen Methoden — •Alexander Chernyshov, Uwe Sterr, Guido Wilpers, Tomas Binnewies, Fritz Riehle und J¨ urgen Helmcke — Physikalisch–Technische Bundesanstalt, Bundesallee 100, D– 38116 Braunschweig In optischen Frequenznormalen auf der Basis lasergek¨ uhlter Neutralatome f¨ uhren Abweichungen der anregenden Laserstrahlen von ideal ebenen Wellenfronten in Verbindung mit der Bewegung der Atome u ¨ber einen Dopplereffekt erster Ordnung zu Frequenzfehlern. Diese Abweichungen stellen zur Zeit einen wesentlichen Beitrag zum Unsicherheitsbudget dieser Frequenznormale dar. F¨ ur die Verbesserung der Genauigkeit in den Bereich ∆ν/ν < 10−14 ist daher ihre Messung und Korrektur von entscheidender Bedeutung. Die Wellenfrontaberrationen der Laserstrahlen m¨ ussen dazu absolut auf besser λ/50 genau bestimmt werden. Wir haben dazu sowohl rein optische Methoden wie ShearingInterferometer und Shack-Hartmann Sensoren als auch spezielle Atominterferometer untersucht. F¨ ur den Einsatz eines Shack-Hartmann-Sensors wurde ein Messstand zur Kalibrierung des Sensors mit genau bekannten sph¨arischen Wellenfronten aufgebaut. Wir stellen Messungen zum Einfluß der Wellenfrontaberrationen auf die Frequenz eines optischen Frequenznormals vor und vergleichen verschiedene Methoden zur Messung der Wellenfrontaberrationen auf ihre Eignung. Q 301.22 Mi 11:00 Schloss Vielstrahlinterferometer mit kalten Rubidiumatomen am atomaren Springbrunnen — •Sebastian Fray1,2 , Michael Mei1 , Theodor W. H¨ ansch1,3 und Martin Weitz2 — 1 Max-PlanckInstitut f¨ ur Quantenoptik, 85748 Garching — 2Physikalisches Institut der Universit¨at T¨ ubingen, 72076 T¨ ubingen — 3 Sektion der Physik der Universit¨at M¨ unchen, 80799 M¨ unchen Atominterferometrie findet Anwendung in Pr¨azisionsmessungen der ¨ Gravitation und des Photonenr¨ uckstoßes. Ahnlich wie in der optischen Interferometrie steigt die Aufl¨osung mit der Anzahl der interferierenden Pfade. Wir untersuchen ein Vielstrahlatominterferometer mit kalten Rubidiumatomen, die in einem atomaren Springbrunnen auf eine nach oben gerichtete balistische Bahn gebracht werden, um lange Wechselwirkungszeiten zu erm¨oglichen. W¨ahrend der Flugzeit werden resonante optische Stehwellen als Strahlteiler f¨ ur die atomaren Wellenpackete eingestrahlt. Es sollen hier zwei alternative Strahlteilermechanismen vorgestellt werden. Die erste Methode beruht auf einem transienten Phasengitter, das mit einer resonanten optischen Stehwelle realisiert wird. Die Dauer der Lichtpulse ist dabei kleiner als die spontane Zerfallszeit des angeregten 5P-Zustands von Rb (27ns). Die zweite Methode basiert auf der Projektion der Atome auf Dunkelzust¨ande. Hierbei m¨ ussen die Lichtpulse l¨anger als die spontane Zerfallszeit sein, um einen effektiven Projektionsprozess zu gew¨ahrleisten. Es werden vorl¨aufige experimentelle Daten vorgestellt, die eine Realisierung der beiden Methoden in einer Dopplerfreien Ram-

Quantenoptik ¨ seykonfiguration zeigen. Uber den aktuellen Stand des Experiments wird berichtet. Q 301.23 Mi 11:00 Schloss A multi mode interferometer on an atom chip — •Peter Kr¨ uger1 , Erika Andersson2 , Mauritz Andersson3 , Tommaso orn Hessmo5 , Calarco4 , Ron Folman1 , Hartmut Gimpel1 , Bj¨ and J¨ org Schmiedmayer1 — 1 Physikalisches Institut, Universit¨at Heidelberg, D-69120 Heidelberg — 2 Department of Physics, Royal Institute of Technology, S-10044 Stockholm — 3 Department of Quantum ur Chemistry, Uppsala University, S-75120 Uppsala — 4 Institut f¨ theoretische Physik, Universit¨at Innsbruck, A-6020 Innsbruck and ECT*, I-38050 Villazzano — 5 Department of Microelectronics and Information Technology, Royal Institute of Technology, S-16440 Kista Experiments dealing with neutral atoms near material surfaces (atom chips) are currently in progress in many laboratories. For the success of the concept of an atom chip it will be of great importance to be able to manipulate the atomic waves coherently. Here, we present a scheme to prove coherent transport by an interferometric technique. As opposed to other proposals our interferometer does not rely on a single mode matter wave source (BEC). In idealized model calculations [1] it has been demonstrated that high contrast fringes will be observable for a thermal, i.e. multi mode source. In addition to these calculations, we consider imperfections and how they alter the interference pattern in a realistic experiment on an atom chip. The current status of the experiment will be discussed. [1] E. Andersson et al., quant-ph/0107124. Q 301.24 Mi 11:00 Schloss Atomoptik mit mikrostrukturierten optischen Elementen — •Michael Volk, Tobias M¨ uther, Rainer Dumke, Felix Buchkremer, Gerhard Birkl und Wolfgang Ertmer — Institut f¨ ur Quantenoptik, Universit¨at Hannover, Welfengarten 1, 30167 Hannover Wir verwenden mikrostrukturierte optische Elemente zur Manipulation von neutralen Atomen mittels Lichtfeldern. Erg¨anzend zu elektrischen und magnetischen Mikrostrukturen er¨offnet dieser Ansatz neue M¨oglichkeiten auf den Gebieten Atomoptik, Atominterferometrie und Quanteninformationsverarbeitung. Wir stellen verschiedene Konfigurationen vor, bei denen mikrooptische Elemente verwendet werden, um atomoptische Bauelemente auf kompakte Art und Weise zu realisieren. [1] G. Birkl et al., Opt. Com. 191, 67-81 (2001). [2] F. Buchkremer et al., quant-ph/0110119. Gef¨ordert durch die DFG. Q 301.25 Mi 11:00 Schloss Integration of Light and Atom Optics on an Atom Chip — •Albrecht Haase1 , Peter Domokos2 , Ron Folman1 , Peter Horak3 , Peter Kazansky3 , Bruce Klappauf3 , Hans Mathee1 , org Schmiedmayer1 — 1 Physikalisches InMarco Wilzbach1 , and J¨ stitut, Universit¨at Heidelberg, 69120 Heidelberg, Germany — 2 Institut f¨ ur theoretische Physik, Universit¨at Innsbruck, 6020 Innsbruck, Austria — 3Optoelectronics Research Centre, University of Southampton, Southampton SO17 1BJ, United Kingdom Various atom optical elements have been realized using magnetostatic and electrostatic potentials created by surface-mounted microscopic wire structures. Here we present a next step to make these atom chips become an universal toolbox for fundamental experiments in quantum optics as well as for possible applications like quantum information processing. We have recently started to investigate possibilities to integrate light onto atom chips for atom preparation, manipulation, and detection, for example by using micro cavities. Here we present concepts, theoretical estimations for the coupling of atoms to light fields in on-board mesoscopic devices, and first setups. Q 301.26 Mi 11:00 Schloss Streuung von Atomen an ungeordneten Oberfl¨ achenplasmonen — S´ ebastien Clodong und •Carsten Henkel — Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Potsdam, D–14469 Potsdam Das optische Potential (AC Stark shift) von Oberfl¨achenplasmonen ist ein gut etabliertes Instrument, um Atomstrahlen zu reflektieren. Aufgrund von Oberfl¨achenrauhigkeit werden die Plasmonen gestreut, so dass Unordnung im Potential nicht zu vermeiden ist. Umgekehrt k¨onnte ein derartiger Aufbau modellhaft ungeordnete Systeme beschreiben, die aus der Festk¨orperphysik bekannt sind. Wir berechnen die Korrelationsfunktionen des optischen Potentials und leiten eine Transportgleichung ab,

Mittwoch die die Entwicklung der Wignerfunktion des Atoms beschreibt. F¨ ur den Vergleich mit einem Experiment zur Atombeugung wird die DopplerVerschiebung und die Spinstruktur des Grundzustands ber¨ ucksichtigt. Q 301.27 Mi 11:00 Schloss Experimental realization of a Bose-Einstein condensate as a source for nonlinear atom optics — •Philipp Treutlein1 , Bernd Eiermann1 , Thomas Anker1 , Karen Forberich1 , J¨ urgen Mlynek2 , and Markus Oberthaler1 — 1 Universit¨at Konstanz, Fachbereich Physik, Fach M696, 78457 Konstanz — 2 Humboldt-Universit¨at zu Berlin, Unter den Linden 6, 10099 Berlin Nonlinearity is one of the most prominent features of atomic BoseEinstein condensates, which makes them suitable sources for the experimental study of nonlinear atom-optical effects, such as solitons and vortices. We report on the creation of a Bose-Einstein condensate in 87 Rb in a magnetic TOP trap and present the details of our experiment. First tests to tailor the dispersion relation of the atomic matter wave are discussed. This ”dispersion management” is realized by putting the condensate into a one-dimensional periodic light shift potential. It can be used to reach the regime of a condensate with negative effective mass. In a condensate with repulsive interaction such as 87 Rb, a negative effective mass is an important prerequisite for the creation of bright solitons. The latest results of our experiment towards the realization of bright atomic solitons are presented. Q 301.28 Mi 11:00 Schloss Bose-Einstein-Kondensate in 3D-optischen Gittern - Manipu¨ lation mittels stimulierter Raman-Uberg¨ ange — •Alexander Altmeyer1,2 , Markus Greiner1,2 , Olaf Mandel1,2 , Theodor W. H¨ ansch1,2 und Immanuel Bloch1,2 — 1 Sektion Physik, LudwigMaximilians-Universit¨at, Schellingstraße 4/III, 80799 M¨ unchen — 2 MaxPlanck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Straße 1, 85748 Garching ¨ Stimulierte Raman-Uberg¨ ange bieten vielf¨altige M¨oglichkeiten zur Manipulation von Atomen, insbesondere auch von Bose-Einstein¨ Kondensaten in optischen Gittern. Wir konnten Raman-Uberg¨ ange zwischen dem Vibrationsgrundzustand und angeregten Vibrationszust¨anden induzieren und beobachten. Die gezielte Besetzung dieser Vibrationszust¨ande in den einzelnen Gitterpl¨atzen erm¨oglicht es, h¨oher liegende Energieb¨ander des periodischen Potentials zu bev¨olkern. Durch anschließendes adiabatisches Abschalten des Gitterpotentials konnten wir die Brillouin-Zonen des Systems erstmalig direkt sichtbar machen. Weiter¨ gehende M¨oglichkeiten bieten sich mit Raman-Uberg¨ angen zwischen verschiedenen Hyperfeinniveaus des Bose-Einstein-Kondensates. Es werden die Ergebnisse der zugeh¨origen Messungen an unserem 87 Rb-Kondensat in einem 3D-optischen Gitter sowie der aktuelle Stand der Experimente vorgestellt. Q 301.29 Mi 11:00 Schloss Bose-Einstein Kondensate in magnetischen Mikrofallen — •Sebastian Kraft, Herwig Ott, Jozsef Fortagh und Claus Zimmermann — Auf der Morgenstelle 14, D-72076 T¨ ubingen Wir stellen unser System mit miniaturisierten Magnetfallen zur Erzeugung von Bose-Einstein Kondensaten vor. Die Elektromagnete, bestehend aus einer Mikrostruktur, Spulen und Dr¨ahte, befinden sich im UHV bei einem Basisdruck von 1 × 10−11 mbar. Die magneto-optische Falle wird aus thermisch gepulsten Dispensern mit 3 × 108 87Rb Atomen geladen. Die magnetisch gespeicherte Wolke wird durch einen adiabatischen Transfer in die Mikrofalle u uhrt, komprimiert und mithilfe von ¨berf¨ Verdampfungsk¨ uhlen in das entartete Regime gek¨ uhlt. Wir erzeugen Kondensate mit mehr als 300.000 Atomen und erreichen Lebensdauern f¨ ur die magnetisch gespeicherten Atome von bis zu 100 s. Dies bildet eine solide Grundlage f¨ ur weiterf¨ uhrende Experimente mit Bose-Einstein Kondensaten. Q 301.30 Mi 11:00 Schloss Das BEC Experiment in Hamburg — •Holger Schmaljohann1 , Michael Erhard1 , Markus Kottke2, Luigi Cacciapuoti2 , Jan Arlt2 , Wolfgang Ertmer2 und Klaus Sengstock1 — 1 Institut f¨ ur Laserphysik, Universit¨at Hamburg, Jungiusstraße 9, D-20355 Hamur Quantenoptik, Universit¨at Hannover, Welfengarten burg — 2 Institut f¨ 1, D-30167 Hannover Wir konzipieren und bauen zur Zeit ein Experiment zur Bose-Einstein Kondensation von 87 Rb Atomen auf.

Quantenoptik Hier berichten wir u ¨ ber die speziellen Eigenschaften und den Stand des Experiments in Hamburg. Unser Ziel ist es, einen sehr stabilen und universell einsetzbaren Aufbau zu erreichen. Das kompakte Experiment besteht aus einem Doppel-MOT System und wird mit Halbleiterlasern betrieben. Der Transport der Laserstrahlung zu den Glaszellen erfolgt u ¨ber Glasfasern und entsprechend angepasste Elemente der Glasfasertechnologie. Hierdurch versprechen wir uns einen stabilen Aufbau, der gleichzeitig einen guten optischen Zugang f¨ ur zuk¨ unftige Experimente bietet. Q 301.31 Mi 11:00 Schloss Aufbau einer magnetischen Transportapparatur f¨ ur Experimente an einem Rubidium BEC — •Gregor Thalhammer, Matthias Theis, Klaus Winkler, Johannes Hecker Denschlag und Rudi Grimm — Universit¨at Innsbruck, Institut f¨ ur Experimentalphysik Wir berichten u ¨ber den aktuellen Fortschritt unseres Projektes zu Experimenten an einem Bose-Einstein-Kondensation von Rubidium. Unser Aufbau folgt wegen des hervorragenden optischen Zugangs einem Konzept, das von einer Gruppe an der LMU M¨ unchen entwickelt wurde [1]: Rubidiumatome aus einer MOT werden mithilfe einer Kette von Quadrupolspulen in eine UHV Glaszelle transportiert, wo die Bose-EinsteinKondensation erfolgen soll. Die Untersuchung der Wechselwirkung des Kondensats in komplexen optischen Potentialen ist eines der Ziele. Als Lasersysteme verwenden wir gitterstabilisierte Diodenlaser als auch einen kommerziellen Titan-Saphir-Laser mit selbsentwickelten Frequenzstabilisierungen. [1] M. Greiner et al., Phys. Rev. A 63, 031401(R) (2001) Q 301.32 Mi 11:00 Schloss Wechselwirkung eines Rubdium BEC mit C¨ asiumatomen — •Daniel Frese, Margit Dornseifer, Bernhard Kl¨ oter, Arno Rauschenbeutel, Victor Gomer und Dieter Meschede — Institut f¨ ur angewandte Physik Universit¨at Bonn Wegelerstr. 8 53115 Bonn Eine der Zielsetzungen des Bose-Einstein-Kondensat (BEC)- Experimentes in Bonn ist es, die Wechselwirkung eines Rubidiumkondensats mit C¨asiumatomen zu untersuchen. Aus der Festk¨orperphysik ist bekannt, daß sich das Verhalten von dotierten Materialien drastisch ¨andern kann. Ist man in der Lage, ein Rb-BEC kontrolliert mit einer kleinen Anzahl C¨asium Atome zu vermischen, kann man ¨ahnlich dramatische Effekte erwarten (A. Montina et al. Phys. Lett. A 261, 337 (1999)). F¨ ur derartige Experimente sind prinzipiell alle ben¨otigten Techniken bekannt, jedoch sind die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Alkalispezies experimentell und theoretisch wenig untersucht. Verwandte Probleme wie die Bestimmung der Streul¨ange eines Alkalielements sind theoretisch bisher noch nicht mit hinreichender Genauigkeit gel¨ost worden. Detailliertere Kenntnisse m¨ ussen demnach auf experimentellen Weg erworben werden. Der Beitrag stellt konkrete Vor¨ uberlegungen vor, wie man aus Streuversuchen von C¨asiumatomen am Kondensat f¨ ur das oben genannte Vorhaben Einsichten in diese Wechselwirkung erhalten kann. Q 301.33 Mi 11:00 Schloss Atomic bound states in an optical lattice — •Markus A. Cirone1 , Ennio Arimondo1,2 , Javier Botero1,3 , and Wolfgang ur Quantenphysik, Universit¨at Ulm, P. Schleich1 — 1 Abteilung f¨ D-89069 Ulm, Germany — 2 INFM, Dipartimento di Fisica, Universit´a di Pisa, via Buonarroti 2, I-56127 Pisa, Italy — 3 Escuela Colombiana de Ingenieria, AA14520 Bogota, Colombia We investigate the possibility to confine a neutral atom in the onedimensional optical lattice created by two counterpropagating laser beams. We find the bound states of the atomic translational degree of freedom, as well as their energies, for different values of the relevant parameters. The investigated configuration, based on schemes applied to confine single atoms or atomic condensates, can be realized in the framework of the present studies of condensates within optical lattices. Q 301.34 Mi 11:00 Schloss Fermionische Atome im Kastenpotential — •Karl Vogel und Wolfgang P. Schleich — Universit¨at Ulm, Abteilung f¨ ur Quantenphysik, D-89069 Ulm Wenn man die Zeitentwicklung eines Wellenpakets in einem Kastenpotential betrachet, findet man Revivals, Fractional Revivals und Struk¨ turen, die als Quantenteppiche bezeichnet werden. Ahnliche Ph¨anomene wurden in Bose-Einstein-Kondensaten gefunden. Bei spin-polarisierten fermionischen Atomen kann die Wechselwirkung zwischen den Atomen

Mittwoch in guter N¨aherung vernachl¨assigt werden. Die Strukturen in der Zeitentwicklung der Teilchendichte k¨onnen in diesem Fall auf das Ein-TeilchenProblem zur¨ uckgef¨ uhrt werden. Wir untersuchen, wie die Wechselwirkung zwischen den Atomen das Verhalten des Gases ¨andert. F¨ ur spinpolarisierte Gase ist diese Wechselwirkung wegen der verschwindenden s-Wellen-Streuung naturgem¨aß sehr klein, w¨ahrend sie f¨ ur bin¨are Gemische deutlich gr¨oßer sein kann. Insbesondere interessiert uns die Frage, ob die einfach zu erkl¨arenden Strukturen, die wir f¨ ur ein ideales Fermigas gefunden haben, im wesentlichen erhalten bleiben. Wir danken der DFG f¨ ur die finanzielle Unterst¨ utzung im Rahmen der Forschergruppe Quantengase. Q 301.35 Mi 11:00 Schloss Ist das Zahlenzerlegungsproblem gaußisch? — •Christoph Weiss1 , Martin Block1 , Martin Holthaus1 und Gerald Schmieder2 — 1 Fachbereich Physik, Carl von Ossietzky Universit¨at, 26111 Oldenburg — 2Fachbereich Mathematik, Carl von Ossietzky Universit¨at, 26111 Oldenburg Das Zahlenzerlegungsproblem (d.h. die Frage auf wieviele Arten eine nat¨ urliche Zahl als Summe nat¨ urlicher Zahlen dargestellt werden kann) entspricht der Bose-Einstein-Statistik f¨ ur ein Kondensat in einer (quasi-)eindimensionalen harmonischen Falle mit konstanter Gesamtenergie E . Wir betrachten die Wahrscheinlichkeitsverteilung, die die Kondensatfluktuationen beschreibt. Erst f¨ ur sehr große Energien (E > 1010 Oszillatorquanten) erreicht diese Verteilung ihren asymptotischen Grenzwert. Q 301.36 Mi 11:00 Schloss Analyse von Phasenfluktuationen in BECs — •M. Kottke1, D. Hellweg1 , S. Dettmer1 , P. Ryytty1 , L. Cacciapuoti1 , J. Arlt1 , K. Sengstock2 , W. Ertmer1 , D. S. Petrov3 , G. V. Shlyapnikov3 , H. Kreutzmann4 , L. Santos4 und M. Lewenstein4 — 1 Institut f¨ ur Quantenoptik, Uni Hannover, Welfengarten 1, 30167 Hanur Laserphysik, Uni Hamburg, Jungiusstr. 9, 20355 nover — 2 Institut f¨ Hamburg — 3 FOM Institute for Atomic and Molecular Physics, Kruisur Theoretische Physik, Uni laan 407, 1098 SJ Amsterdam — 4 Institut f¨ Hannover, Appelstr. 2, 30167 Hannover Bose-Einstein-Kondensate (BECs) sind eine einzigartige Quelle koh¨arenter atomarer Wellen. Auf ihrer Phasenkoh¨arenz basieren vielversprechende Anwendungen wie Materiewelleninterferometrie oder Atomlaser. Diese Phasenkoh¨arenz kann jedoch sogar im Gleichgewichtszustand des BECs, in dem Dichtefluktuationen unterdr¨ uckt sind, gest¨ort sein. In stark anisotropen, langgezogenen BECs werden schon f¨ ur Temperaturen deutlich unter der kritischen Temperatur thermisch Phasenfluktuationen angeregt. Wir pr¨asentieren die experimentelle Beobachtung von Phasenfluktuationen in BECs und zeigen im Detail ihre Abh¨angigkeit von den experimentellen Parametern sowie ihren statistischen Charakter. Zu unserer Detektionsmethode entwickeln wir eine analytische Theorie. Unsere Ergebnisse zeigen enge Grenzen f¨ ur die Wege zu gef¨ uhrten Atomlaserstrahlen, zu Interferometrie mit BECs und zu 1D-Systemen beispielsweise in Mikrofallen. Q 301.37 Mi 11:00 Schloss Non-analytic vertex renormalization in thermal Bose-Einstein condensation — •Georgios Metikas and Gernot Alber — Abteilung f¨ ur Quantenphysik, Universit¨at Ulm, D-89069 Ulm, Germany At finite temperature, when an effective theory is derived from an underlying theory by means of perturbation over the coupling and derivative expansion over the slowly varying field, graphs which are of second or higher order in the coupling may exhibit non-analytic behaviour at the origin of the momentum-frequency space provided the internal propagators are mass-degenerate. The most well-known example of this behaviour occurs in the dressed photon propagator in thermal QED and leads to the phenomena of Debye screening and plasma oscillations. Since an essential step of the renormalization group method is to integrate out the fields with Fourier components in an infinitesimal momentum shell near the cutoff and thus create an effective action for the fields with Fourier components below this shell, we anticipate that, when renormalization is used at finite temperature, certain graphs of the effective theory will exhibit non-analytic behaviour. As an example we examine what happens when we apply renormalization techniques to a hom*ogeneous, dilute, interacting BEC. It turns out that the non-analyticity

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appears in the renormalized four-boson vertex. The consequences of this phenomenon to the universal and non-universal properties of the BEC are then explored and the physical meaning of the vertex non-analyticity discussed. Q 301.38 Mi 11:00 Schloss Numerical simulations of degenerate interacting Bose and Fermi systems: quantum stochastics in imaginary time — •Lev I. Plimak1 , Murray K. Olsen2 , and Michael Fleischhauer1 — 1 FB Physik, Univ. Kaiserslautern — 2 Instituto de Fisica, Niteroi, Brazil Methods of quantum stochastics (QS) in real time have been widely used in quantum optics. We proposed [1] an extension of QS to an equilibrium grand-canonical ensemble of interacting bosons, based on

Matsubara’s approach and a stochastic differential equation (SDE) in imaginary time. In [2], QS in imaginary time was extended to interacting fermions and applied to the onset of Cooper-pairing in trapped 1D fermions. However closer analyses reveal that the “raw” stochastic representations either diverge (for bosons) or yield huge sampling noise (for fermions). For both systems the imaginary-time SDEs are linear allowing for a deeper analytical insight. In particular, explicit averaging over certain stochastic degrees of freedom turn out to be possible. Noise suppression techniques are demonstrated and applied to the Bose-Hubbard model and cold trapped gases of fermions and bosons. [1] LI Plimak, M Fleischhauer, and DF Walls, Europhys. Lett. 43, 641 (1998) [2] LI Plimak, MJ Collett and MK Olsen, Phys. Rev. A 64, 063409 (2001).

Q 302 Poster: Nichlineare Optik Zeit: Mittwoch 11:00–13:00 Q 302.1 Mi 11:00 Schloss 1S–2P Fluoreszenzspektroskopie an atomarem Wasserstoff mit koh¨ arenter kontinuierlicher Strahlung bei Lyman–Alpha — •Birgit Schatz1 , A. Pahl1 , P. Fendel1 , K. S. E. Eikema2 , J. ansch1 — 1 Max–Planck–Institut f¨ ur QuantenopWalz3 und T. W. H¨ tik, Garching b. M. — 2 jetzt: Vrije Universiteit, Amsterdam — 3 CERN, Genf ¨ Der 1S–2P Ubergang in atomarem Wasserstoff wurde mit unserer Quelle f¨ ur kontinuierliches und koh¨arentes Licht bei 121,56 nm erstmals mit nahezu nat¨ urlicher Linienbreite beobachtet. Die Strahlung im Vakuum–Ultraviolett wird durch einen Vier–Wellen– Mischprozess mit kontinuierlichen Laserstrahlen in Quecksilberdampf erzeugt und ist von 121,5 nm bis 123,4 nm durchstimmbar. Wir stellen die Apparatur im Hinblick auf ihren Einsatz f¨ ur Spektroskopie und Laserk¨ uhlen von Wasserstoff beziehungsweise Antiwasserstoff in zuk¨ unftigen Experimenten vor und diskutieren M¨oglichkeiten, die Leistung von derzeit 20 nW weiter zu erh¨ohen. Q 302.2 Mi 11:00 Schloss Resonatorinterner Fabry-Perot-Modulator: Charakterisierung und Simulation — •W. Seitz1 , R. Ell1 , T.R. Schibli2 , U. artner1,2 , C.H. Lange3 , W. Richter3 und B. Morgner1 , F.X. K¨ Braun4 — 1 IHQ, Universit¨at Karlsruhe(TH) — 2 MIT, Cambridge, USA — 3 Friedrich-Schiller-Universit¨at Jena — 4 JENOPTIK Laser, Optik, Systeme GmbH Durch Modulation der resonatorinternen Verluste l¨asst sich sehr wirksam die Laserdynamik von Festk¨orperlasern kontrollieren. Dies kann z.B. f¨ ur die aktive Modenkopplung, die Rauschunterdr¨ uckung und die Synchronisation unabh¨angiger Festk¨orperlaser genutzt werden. Wir stellen ein optisches Baulelement in Form eines nichtlinearen HalbleiterFabry-Perot-Spiegels (FPM) vor, das die schnelle Modulation der resonatorinternen Verluste durch externe Beleuchtung erm¨oglicht. Zur Charakterisierung der speziellen Modulationseigenschaften des FPM wurden Zwei-Farben-Anrege-Abfrage-Experimente an dem FPM mit einem 5-fsTi:Saphir-Laser durchgef¨ uhrt. Die Messungen werden mit numerischen Simulationen verglichen und verschiedene Anwendungen des Bauelementes diskutiert. Q 302.3 Mi 11:00 Schloss Multi-component spatial vector solitons — •Carsten Weilager1 , Cornelia Denz1 , Marcus Ahles2 , Krisnau1 , Denis Tr¨ ur Angetian Motzek2, and Friedemann Kaiser2 — 1 Institut f¨ wandte Physik, Westf¨alische Wilhelms-Universit¨at M¨ unster, Corrensstr. ur Angewandte Physik, Technische Uni2/4, 48149 M¨ unster — 2 Institut f¨ versit¨at Darmstadt, Hochschulstr. 4/6, 64289 Darmstadt Stable self-trapped light beams, also denoted as spatial solitons, have attracted considerable research interest within the last decade. When a highly coherent laser beam is incident on a saturable nonlinear material, such as a photorefractive crystal, it induces a local refractive index change that counterbalances the inherent diffraction of the light wave. As a result, light propagates through the nonlinear material without changing its transverse profile. In other words, the light beam propagates as an eigenmode in its own self-induced waveguide structure. When several light beams induce a self-confined localized waveguide, the resulting light intensity is denoted as vector- or multi-component soliton. Hereby, optical beams with an elaborate geometry that resemble the intensity distribution of low-order transverse laser modes serve as different com-

Raum: Schloss ponents that are mutually incoherent. We demonstrate the existence of different multi-component light structures consisting of several combinations of node-less and double- or triple-humped beams and show their dynamical propagation behaviour experimentally and numerically. Further on we show, that some distinct configurations do not form a localized and self-confined light structure but break up in a well defined way. [1] C. Weilnau et al. Phys. Rev. E 64, 056601 (2001) Q 302.4 Mi 11:00 Schloss Spatial solitons in cavity filled with a dense resonant medium — •Oleg Romanov1 , Oleg Khasanov2 , Olga Fedotova2 , and Alexey Tolstik1 — 1 Belarusian State University, Fr. Skaryna av.4, Minsk 220050, Belarus — 2 Institute of Solid State and Semiconductor Physics, Belarus National Academy of Sciences, 17 P.Brovka Str., Minsk 220072 Belarus The physical-mathematical model of the light beam dynamics in cavity filled with a dense resonant medium has been developed. The influence of near dipole-dipole interaction on the conservative and dissipative localized structures is investigated. Along with energetic and irreversible phase relaxation, we consider the up-conversion effect on the characteristics of cavity solitons. The conditions of origination of cavity solitons and its stability is discussed. Q 302.5 Mi 11:00 Schloss Spatio-temporal dynamics of femtosecond pulses in bulk dielectrics — •Tatiana Smirnova1 , Olga Fedotova1 , Baerbel Rethfeld2 , Vasily Temnov2 , Oleg Khasanov1 , Klaus Sokolowski-Tinten2 , Ping Zhou2 , and Dietrich von der Linde2 — 1 Institut fuer Festkoerper- und Halbleiterphysik, Weissruss. Nat. Academie der Wissenschaften, 17 P.Brovka Str., Minsk 220072 Belarus — 2 Institut fuer Laser- und Plasmaphysik, Universitaet Essen, Universitaetstr. 5 , Essen D-45117 We investigate the processes occurring when intense femtosecond laser pulses are focused into bulk dielectric materials. (2+1)-D non-linear Schroedinger equation is analyzed taking into account group velocity dispersion, diffraction, and the polarization change due to non-linear refractive index change, as well as multiphoton absorption and plasma formation. The split-step method on 3-D grid and Crank-Nickolson scheme are used to realize the solution. The asymmetrical pulse splitting character is analyzed in dependence on the sample thickness, the input beam power, the self-focusing threshold, and the group velocity dispersion. Some open questions concerning the femtosecond laser-induced breakdown are discussed. The results of numerical modelling are compared with experimental data provided by time-resolved optical interferometry. Q 302.6 Mi 11:00 Schloss Four-wave mixing in doped CdTe and CdMnTe crystals — •Oleg Khasanov1 , Igor Agishev2 , Alexey Tolstik2 , and Dmitriy Leonchuk2 — 1 Institute of Solid State and Semiconductor Physics, Belarus National Academy of Sciences, 17 P.Brovka Str., Minsk 220072 Belarus — 2 Belarusian State University, Fr. Skaryna av.4, Minsk 220050, Belarus Photorefractive properties of cadmium telluride and cadmium manganese telluride crystals doped with transition elements have been investigated in the near IR. The diffraction efficiency (DE) of dynamic

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holograms recorded in four- wave mixing scheme, as a function of the crystal orientation, reference wave energy and grating period, has been measured. Maximum DE was revealed for the convergence angle of light beams 8 grad associated with the grating period of 7 mkm. As was shown, even in the absence of the external electrical field the DE in all doped samples could reach 2,5 %, and the hologram lifetime was attained 200 ns. The influence of the electron-hole competition on spectral dependence of photorefractive properties has been discussed. Q 302.7 Mi 11:00 Schloss Nonlinear optics with maximum coherence and electromagnetically induced transparency (EIT): analytical solution of the field propagation problem — •Evgeny A. Korsunsky, Klaas Bergmann, and Michael Fleischhauer — Fachbereich Physik, Universitaet Kaiserslautern We present analytical solutions for the propagation of fields in nonlinear-optical frequency conversion in resonant atomic vapours. The solution is based on an Hamiltonian approach where Maxwells equations are reduced to Hamiltonian equations of canonical mechanics. This allows us to find several integrals of motion and general expressions for the spatial dependence of the field intensities. Optimal conditions for maximum conversion efficiency are identified. In particular, we find that the recently proposed maximum coherence- and EIT-based schemes, although not providing the maximum possible overall power conversion efficiency, ensure best conversion that occurs for a small medium densitylength product. The process is very robust with respect to phase mismatch and to variations of temporal and transversal spatial profiles of the pump pulses. E.A.K. is supported by Alexander von Humboldt Foundation Q 302.8 Mi 11:00 Schloss Kontinuierlicher Hyper–Ramanlaser und resonante Vierwellenmischung in atomarem Natrium — •Manuel Klug1 , Sergei Kaur Quantenoptik, blukov2 und Bernd Wellegehausen1 — 1 Institut f¨ Universit¨at Hannover, Welfengarten 1, 30167 Hannover — 2 Institute of Automation and Electrometry, Novosibirsk 630090, Russian Federation ¨ In atomarem Natriumdampf wurde auf dem Ubergang 6s → 4p (1630 nm) der Betrieb eines Hyper–Ramanlasers untersucht. Als Pumpfelder f¨ ur den 2–Photonen¨ ubergang 3s → 6s dienten ein Single Mode Ar+ Laser (514 nm) sowie ein Farbstofflaser bei 590 nm. Die Schwelle f¨ ur den Hyper–Ramanlaser liegt unter 50 mW Pumpleistung. Bei kollinearer Pumpgeometrie wird als Folge der Oszillation des Hyper– Ramanlasers auch resonante Vierwellenmischung mit Emission auf dem ¨ Ubergang 4p → 3s bei 330 nm beobachtet. Es werden Untersuchungen der Eigenschaften und Kopplungen der Prozesse vorgestellt. Q 302.9 Mi 11:00 Schloss Spatially Resolved Second Harmonic Generation in Phases of Bent-Shaped Molecules — •Omar Morales-Saavedra1 , Muhammer Bulat1 , Hans-Joachim Eichler1 , Sebastian Rauch2 , and Gerd Heppke2 — 1 Optisches Institut, TU Berlin, Strasse des 17. Juni 135, 10623 Berlin, Germany — 2 I.-N.-Stranski Institut, TU Berlin, Strasse des 17. Juni 135, 10623 Berlin, Germany New banana-shaped liquid crystalline molecules have been studied as active media for SHG in their different thermophases. High effective nonlinear coefficients have been observed in the SmC-like B2-phases in case of comparatively weak applied external electric fields (4V/µ). Beside the switchable, antiferroelectric B2-phase, the so-called blue-B4-phase

exhibits SHG and polar order without application of any external field. In order to characterize the domain and crystal structure in this phase and investigate the origins of the observed spontaneous SH-activity, we developed a scanning SHG-microscope to perform spatially resolved SHG-measurements. SHG-pictures of the domains were scanned for different banana-shaped molecules in the blue-phases. Circular -right and -left polarized light was used to investigate the relation between domains with positive and negative chirality and the SH-activity. The high nonlinear coefficients and optical switching in the different phases, make this organic materials very interesting for the development of new nonlinear optical devices. support of the VW-Foundation is acknowledged Q 302.10 Mi 11:00 Schloss Frequenzverdopplung phasenmodulierter, ultrakurzer Laserpulse — •Martin Hacker, Ralf Netz, Gregor Stobrawa, Matthias Roth und Roland Sauerbrey — Institut f¨ ur Optik und Quantenelektronik, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena Wir demonstrieren theoretisch und experimentell die Erzeugung geformter Laserpulse bei 400nm u ¨ber Frequenzverdopplung phasenmodulierter, ultrakurzer Laserpulse. Wir diskutieren den Transfer einfacher Phasenmodulationen und pr¨asentieren eine analytische Beschreibung der Frequenzverdopplung von Laserpulsen mit sinusf¨ormiger Phasenmodulation. Es wird gezeigt, daß sinusf¨ormige Phasenmodulationen vollst¨andig in Amplitudenmodulationen umgewandelt werden k¨onnen, deren maximale Aufl¨osung nur durch die Aufl¨osung des Phasenmodulators festgelegt ist. Ein Kriterium f¨ ur die Erzielung des maximalen Modulationskontrastes wird angegeben. Abschließend werden Zusammenh¨ange zwischen der Frequenzverdopplung phasenmodulierter Laserpulse und der koh¨arenten Kontrolle von Zweiphotonen¨ uberg¨angen diskutiert. Q 302.11 Mi 11:00 Schloss Koh¨ arente Populationsdynamik eines 3-Niveau-Atoms in der Raumzeit — •Ralf Netz1 , Thomas Feurer2 , Gareth Roberts3 und Roland Sauerbrey1 — 1 Institut f¨ ur Quantenelektronik und Optik, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena — 2 Massachusetts Institute of Technology, Department of Chemistry, Cambridge, Massachusetts 02139 — 3 University of Newcastle, Department of Physics, Newcastle upon Tyne NE1 7RU Diese Arbeit untersucht zeitliche und r¨aumliche Aspekte des koh¨arenten Besetzungstransfers in einem 3-Niveau Atom durch die Kombination von experimentellen Messungen und theoretischen Berechnungen. Die experimentellen Messungen nutzen dabei die grosse Bandbreite der Femtosekunden-Laserpulse zur gleichzeitigen Anregung der 5p 2 P1/2 ← 5s 2 S1/2 und 5p 2 P3/2 ← 5s 2 S1/2 Komponenten der Dublettlinie in atomaren Rubidium aus. Durch positiv und negativ frequenz¨ modulierte Pumppulse ist es m¨oglich einen der beiden Uberg¨ ange zu beg¨ unstigen und die beiden angeregten Zust¨ande zu entkoppeln. Die Besetzung der Spin-Bahn-Niveaus wird zeitaufgel¨ost durch stimulierte Emission geprobt. Dabei werden verschiedene Intensit¨aten, chirps und Pulsl¨angen des Pumpfeldes verwendet und man erh¨alt detailierte Informationen u ¨ber die Kopplung der drei Niveaus und deren Wechselwirkung mit dem Pump- und dem Probefeld in Raum und Zeit. Um die experimentellen Ergebnisse interpretieren und verstehen zu k¨onnen, ist es wesentlich mittels der gekoppelten Maxwell-Bloch Gleichungen die enge Beziehung zwischen Pulsausbreitung und der Zeitentwicklung des atomaren Systems zu betrachten.

Q 311 Bose-Einstein Kondensation I Zeit: Mittwoch 14:00–16:00 Q 311.1 Mi 14:00 HS 22/B01 Bose-Einstein-Kondensation auf einem Chip — •Peter Hommelhoff1 , Wolfgang H¨ ansel2 , Theodor W. H¨ ansch1 und Jaur Quantenoptik und Sektion kob Reichel1 — 1 Max-Planck-Institut f¨ Physik der Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen, Schellingstraße 4, 80799 M¨ unchen — 2 Harvard University, Cambridge, U.S.A. Wir haben k¨ urzlich ein Bose-Einstein-Kondensat (BEC) in einer magnetischen Chipfalle hergestellt. Diese Fallen werden aus dem Magnetfeld einer stromf¨ uhrenden Leiterbahn und einem externen hom*ogenen Magnetfeld gebildet. In ihnen lassen sich sehr große Feldgradienten von 1 T/cm erzeugen, die es uns erm¨oglicht haben, innerhalb von 700 ms

Raum: HS 22/B01 evaporativen K¨ uhlens das BEC zu erzeugen. Durch die Zeitersparnis sind die Anforderungen an die Vakuumapparatur deutlich abgeschw¨acht - unsere Experimente sind in einer einfachen Glaszelle bei einem Druck uhrt. von cirka 10−9 mbar durchgef¨ Weiterhin lassen sich mit Chipfallen komplexe magnetische Potentiale einfach erzeugen. Als eine erste Demonstration haben wir das BEC in unserem magnetischen F¨orderband u ¨ber eine Strecke von 1,6 mm transportiert. Literatur: nature 413, 498 (2001)

Quantenoptik Q 311.2 Mi 14:15 HS 22/B01 Bose-Einstein Kondensate in strukturierten Potenzialen — •Herwig Ott, Jozsef Fortagh, Sebastian Kraft und Claus Zimmermann — Auf der Morgenstelle 14, D-72076 T¨ ubingen Die Mikrostrukturierung bietet die M¨oglichkeit, eine Vielfalt magnetischer Potenziale zu erzeugen und thermische oder entartete atomare Ensembles zu untersuchen. Unsere Mikrostruktur besteht aus sieben parallelen Leiterbahnen der Breite 3, 11 und 30 µm und einer L¨ange von 25 mm. Dadurch l¨asst sich das Fallenpotenzial r¨aumlich modulieren. Wir berichten u ¨ber Experimente mit Bose-Einstein Kondensaten in solchen strukturierten Potenzialen. Die eingesetzten Fallengeometrien eignen sich dabei gut, die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Kondensaten sowie Einfl¨ usse durch die Oberfl¨ache zu untersuchen. Der neueste Stand der Experimente wird berichtet. Q 311.3 Mi 14:30 HS 22/B01 Bose-Einstein Kondensate in stark anisotropen Magnetfallen — •Jozsef Fortagh, Herwig Ott, Sebastian Kraft und Claus Zimmermann — Auf der Morgenstelle 14, D-72076 T¨ ubingen Wir untersuchen die Eigenschaften von Bose-Einstein Kondensaten in stark anisotropen Magnetfallen. Das zylindersymmetrische Fallenpotential entsteht an der Oberfl¨ache einer Mikrostruktur mit mehreren parallelen Leiterbahnen der Breite 3, 11 und 30 µm und einer L¨ange von 25 mm. In der Miniaturfalle werden Bose-Einstein Kondensate mit bis zu 300.000 87Rb Atomen pr¨apariert. Durch Variation der Fallenfrequenzen und deren Verh¨altnisse k¨onnen steile und stark anisotrope Wellenleiter in der N¨ahe der Oberfl¨ache erzeugt werden. Mit diesem System sollen verschiedene Regime der Quantenentartung zug¨anglich sein. Im Vortrag werden aktuelle Ergebnisse vorgestellt. Q 311.4 Mi 14:45 HS 22/B01 Experiments on Superfluidity and the Josephson Effect with Bose-Einstein condensates in optical lattices — •Sven Burger, Francesco Saverio Cataliotti, Chiara Fort, Pasquale Maddaloni, Francesca Ferlaino, Francesco Minardi, and Massimo Inguscio — Laboratorio Europeo di Spettroscopia Nonlineare (LENS), Universit`a di Firenze, Largo Enrico Fermi 2, I – 50 125 Firenze, Italia. Optical lattices allow to manipulate Bose-Einstein condensates (BECs) – macroscopic quantum systems – on a microscopic scale. The BEC dynamics in the periodic potentials is governed by its coherent nature: A BEC moving in an optical lattice performs a superfluid motion with a velocity-dependent onset of dissipative processes [1]. The system is also ideally suited to study the Josephson effect: At a potential depth of the lattice sites exceeding the thermal energy BECs collectively tunnel from one site to the next, at a rate which depends on the difference in phase between the sites, while under the same conditions, thermal clouds of atoms are fixed to the wells of the optical lattice [2]. Moreover, atoms confined to tightly binding potential wells offer a controllable way to investigate ground state properties of the system [3] and lower dimensional physics, e. g., the condensation process in in two dimensions [4]. Supported by the EU under contracts HPRI-CT 1999-00111 & HPRNCT-2000-00125, and by INFM under the contract “Photon Matter”. [1] S. Burger et al., Phys. Rev. Lett. 86, 4447 (2001). [2] F.S. Cataliotti et al., Science 293, 843 (2001). [3] P. Pedri et al., Phys. Rev. Lett. 87, 220401 (2001). [4] S. Burger et al., e-print cond-mat/0108037 (2001). Q 311.5 Mi 15:00 HS 22/B01 Experiments in moving optical lattices — Antoine Browaeys1 , affner1,2 , CalJohannes Hecker Denschlag1,2 , •Hartmut H¨ 1 1 lum McKenzie , Kristian Helmerson , Steven L. Rolston1 , and William D. Phillips1 — 1 National Institute of Standards and Technolur Experimental ogy, Gaithersburg, Maryland 20899, USA — 2 Institut f¨ Physik, 6020 Innsbruck, Austria We describe experiments where we transfer cold atoms from BEC’s into moving lattices adiabatically (with respect to the single particle wavefunction). The 13 recoil deep lattice drags the atoms along; but after unloading the atoms slowly, they are at rest again. The atoms’ “bizarre” behavior can be understood easily in the band structure picture. We

Mittwoch show under which circ*mstances we can load the different bands with nearly 100 % efficiency. Furthermore, we describe Bloch oscillation experiments in the thus populated higher bands. Here it can happen for instance that accelerating the lattice in a particular direction the atoms gain momentum in the opposite direction. Q 311.6 Mi 15:15 HS 22/B01 Kollaps und Wiederentstehung makroskopischer Koh¨ arenz durch ultrakalte St¨ oße — •Olaf Mandel1,2 , Markus Greiner1,2 , ansch1,2 und Immanuel Alexander Altmeyer1,2 , Theodor W. H¨ Bloch1,2 — 1 Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universit¨at, ur Schellingstraße 4/III, 80799 M¨ unchen — 2 Max-Planck-Institut f¨ Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Straße 1, 85748 Garching F¨ ur miteinander wechselwirkende Bosonen sind Fockzust¨ande bei der Besetzung des Grundzustands die Eigenzust¨ande des zugeh¨origen ¨ Hamiltonoperators. Koh¨arente Zust¨ande, die aus einer Uberlagerung von Fockzust¨anden gebildet werden, sind jedoch keine Eigenzust¨ande des Hamiltonoperators. Aufgrund der unterschiedlichen Phasenentwicklung der Fockzust¨ande in einem koh¨arenten Zustand f¨ uhrt dies zu einem zeitlichen Kollaps und einem Wiederentstehen des koh¨arenten Zustands. Die unterschiedliche Phasenentwicklung der Fockzust¨ande wird durch ultrakalte St¨oße zwischen den Atomen hervorgerufen. Uns ist es k¨ urzlich erstmals gelungen, diesen Kollaps und die Wiederentstehung des koh¨arenten Zustands direkt zu beobachten. Wir konnten damit auch direkt nachweisen, daß die St¨oße zwischen den beteiligten Atomen zu einer kontrollierten Phasenverschiebung f¨ uhren, die essentiell f¨ ur viele Konzepte der Quanteninformationsverarbeitung ist. Q 311.7 Mi 15:30 HS 22/B01 Numerical simulations of degenerate interacting Bose and Fermi systems: quantum stochastics in imaginary time — •Lev I. Plimak1 , Murray K. Olsen2 , and Michael Fleischhauer1 — 1 FB Physik, Univ. Kaiserslautern — 2 Instituto de Fisica, Niteroi, Brazil Methods of quantum stochastics (QS) in real time have been widely used in quantum optics. We proposed [1] an extension of QS to an equilibrium grand-canonical ensemble of interacting bosons, based on Matsubara’s approach and a stochastic differential equation (SDE) in imaginary time. In [2], QS in imaginary time was extended to interacting fermions and applied to the onset of Cooper-pairing in trapped 1D fermions. However closer analyses reveal that the “raw” stochastic representations either diverge (for bosons) or yield huge sampling noise (for fermions). For both systems the imaginary-time SDEs are linear allowing for a deeper analytical insight. In particular, explicit averaging over certain stochastic degrees of freedom turn out to be possible. Noise suppression techniques are demonstrated and applied to the Bose-Hubbard model and cold trapped gases of fermions and bosons. [1] LI Plimak, M Fleischhauer, and DF Walls, Europhys. Lett. 43, 641 (1998) [2] LI Plimak, MJ Collett and MK Olsen, Phys. Rev. A 64, 063409 (2001). Q 311.8 Mi 15:45 HS 22/B01 Path Integral Molecular Dynamics with Bosonic Exchange — •Harald Forbert and Dominik Marx — Theoretische Chemie, Ruhr-Universit¨at Bochum, 44780 Bochum One is often interested in the properties of many-body quantum systems. A well known method for investigating such systems is the Path Integral Molecular Dynamics (PIMD) method. In Bose-Einstein Condensates exchange statistics is crucial but usual PIMD algorithms can only handle the Boltzmann statistics of distinguishable particles. The approach to include the exchange in an exact exchange-potential thus far was limited to few particles only, since the calculation cost of the needed exchange term, a sum over all permutations, grows exponentially with the number of identical particles (“NP-hard”). Various approximations exist, but there is no control over the quality of these approximations. As a first step, we developed a new method of calculating the permanent of a positive matrix (the heart of the exchange potential) approximately to a predefined accuracy. We tested our approach by simulating 40 non-interacting particles in a harmonic oscillator potential at various temperatures and compared to exact analytical results.

Quantenoptik

Mittwoch

Q 312 Laserspektroskopie Zeit: Mittwoch 14:00–16:15 Q 312.1 Mi 14:00 HS 22/108 Phasenauslesung bei der Weltraummission SMART2 — •Vinzenz Wand1 , Gerhard Heinzel1 , Michael Hunnekuhl2 , Saobs2 und Karsten Danzmann1 — scha Skorupka1 , Michael Tr¨ 1 Max-Planck-Institut f¨ ur Gravitationsphysik, Albert-Einstein-Institut, Aussenstelle Hannover, Callinstrasse 38, D-30167 Hannover — 2 Laser Zentrum Hannover e.V., Hollerithallee 8, D-30419 Hannover Zur picometer-genauen Abstandsbestimmung zweier Testmassen, im Rahmen der wissenschaftlichen Weltraummission SMART2, wird ein Verfahren zur hochpr¨azisen interferometrischen Phasenauslesung entwickelt. Vorgestellt wird der Aufbau eines heterodyn Mach-Zehnder Interferometers,welches mit einer frequnz- und amplitudenstabilisierten Nd:YAG Laserquelle betrieben wird und in Verbindung mit einer Ausleseelektronik und entsprechenden Phasenmessungsalgorithmen erm¨oglichen soll, Abstands¨anderungen mit einer Genauigkeit < 10 pm zu vermessen. Q 312.2 Mi 14:15 HS 22/108 Continuous wave Optical Parametric Oscillators as new tools oßner1 , for high resolution spectroscopy — •A. Peters1 , U. Str¨ E. V. Kovalchuk1 , A. I. Lvovsky1 , A. Hecker1 , C. Braxmaier1 , and S. Schiller2 — 1 Fachbereich Physik, Universit¨at Konur Experimentalphysik, stanz, 78457 Konstanz, Germany — 2 Institut f¨ Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ usseldorf, 40225 D¨ usseldorf, Germany We present a new generation of continuous-wave optical parametric oscillators (cw OPOs) that are particularly well suited for applications in high resolution spectroscopy. Such systems can now provide powerful (10 – 800 mW) coherent radiation over an extremely wide range of wavelengths (550 – 4000 nm). They feature extremely narrow line-widths (< 50 kHz), continuous tunability (several GHz), and good long-term stability (< 100 MHz frequency drift per hour, < 5% power drift per hour). As an typical example for applications of single frequency cw OPOs we present first implementations of Doppler-free molecular spectroscopy (CH4, I2 ). We also discuss further applications, new developments and future perspectives. Q 312.3 Mi 14:30 HS 22/108 Aufbau eines auf Rubidium stabilisierten Dioden - Referenzlasers — •J. Sauer, P. M¨ uller, Ch. Geppert, S. G¨ otte, G. Ewald und K. Wendt — Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Mainz Mittels hochaufl¨osender Resonanzionisations-Massenspektrometrie (RIMS) wird im Institut f¨ ur Physik in Mainz der hochselektive Ultraspurennachweis an Erdalkalien, seltenen Erden und Aktiniden betrieben. Dazu werden die analytische Proben in einem Ofen ausgeheizt, so dass ein gut kollimierter thermischer Atomstrahl entsteht, an dem nahezu dopplerfreie mehrstufige Anregung mit schmalbandigen Diodenlasern in hochliegende Rydbergzust¨ande durchgef¨ uhrt wird. Von dort werden die Rydberg-Atome mit einem CO2-Laser effizient ionisiert. Das erhaltene Dreiphotonen - Resonanzsignal hat eine spektrale Breite von nur etwa 10 MHz, so dass zur Spektroskopie und Analytik jeder Laser mit hoher Genauigkeit von besser als 1 MHz stabilisiert und angesteuert werden muss. Dazu werden alle Laser mittels des Fringe-Offset-Locking Prinzips an einen intern modenstabilisierten Referenz-He:Ne-Laser gekoppelt, dessen maximal zul¨assige Langzeitdrift von bis zu 5 MHz die bisherige Genauigkeit des Experiments bestimmt. Zur Optimierung wird ein aktiv stabilisierter Referenzlaser auf der Basis eines kompakten Diodenlasers aufgebaut, der auf einen Rubidium-D2Hyperfeinstruktur¨ ubergang mittels S¨attigung stabilisiert ist. Die notwendige Spektroskopie am Rubidium sowie die elektronische Generierung des Fehler- und Regelsignals zur zuverl¨assigen und pr¨azisen Stabilisierung wird vorgestellt. Q 312.4 Mi 14:45 HS 22/108 Verringerung der Linienbreite eines Diodenlasers durch Stabilisierung auf einen Referenzresonator mit einer Finesse von u ¨ ber unert und An105 — •Stephan Ritter, Adrien Schoof, Jan Gr¨ dreas Hemmerich — Institut f¨ ur Laser-Physik, Universit¨at Hamburg, Jungiusstr. 9, 20355 Hamburg F¨ ur unser Experiment zur Erzeugung koh¨arenter Materiewellen aus ultrakalten Calcium-Atomen wird ein hochstabiler Laser bei 657 nm mit einer geringeren Linienbreite als die Interkombinationslinie mit

Raum: HS 22/108 400 Hz ben¨otigt. Hierzu haben wir einen gitterstabilisierten Diodenlaser (Littrow-Anordnung) mittels des Pound-Drever-Hall Verfahrens auf einen Referenzresonator mit einer Finesse oberhalb von 105 und einer zugeh¨origen Breite der Resonanz von 14 kHz stabilisiert. Der Resonator befindet sich schwingungsisoliert in einer Vakuumkammer. Die Bestimmung der relativen Frequenzstabilit¨at aus dem Rauschleistungsspektrum des Fehlersignals ergibt eine Wert unter 3 Hz. Dank des kompakten und robusten Designs bietet sich außerdem eine Verwendung als portabler optischer Frequenzstandard an. Q 312.5 Mi 15:00 HS 22/108 ¨ H¨ ochstaufl¨ osende Laserspektroskopie des 1S-2S-Ubergangs in atomarem Wasserstoff — •M. Fischer1 , N. Kolachevsky1 , C. Nießl1 , M. Niering1 , M. Zimmermann1 , C. Gohle1 , R. ansch1,2 — 1 Max-PlanckHolzwarth1 , Th. Udem1 und T.W. H¨ Institut f¨ ur Quantenoptik, Garching — 2 Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen ¨ Der 1S-2S-Ubergang in atomarem Wasserstoff erlaubt mit seiner nat¨ urlichen Linienbreite von nur 1.3 Hz hochpr¨azise Tests der QED gebundener Systeme, liefert Beitr¨age zur Bestimmung von Naturkonstanten und ist ein Kandidat f¨ ur einen neuen Frequenzstandard. ¨ Der Ubergang wird in unserem Experiment an einem kalten Atomstrahl vermessen, welcher kollinear zu einer Stehwelle des hochstabilen ¨ Anregungslichts bei 243 nm verl¨auft. Die Frequenz des Ubergangs wird durch phasenkoh¨arenten Vergleich mit einem prim¨aren Frequenzstandard bestimmt. Eine Selektion langsamer Atome mittels zeitaufgel¨oster Spektroskopie reduziert den Doppler-Effekt zweiter Ordnung und die Durchflugsverbreiterung. Die geringe Zahl dieser Atome limitierte neben der Stabilit¨at des anregenden Lichts die bisher erreichte Genauigkeit in der Bestimmung ¨ der Ubergangsfrequenz auf 1.8 ∗ 10−14 [1]. ¨ Neben einem Uberblick u ¨ber das Experiment berichten wir u ¨ ber aktuelle Verbesserungen, die nun Spektroskopie an langsameren Atomen und ¨ damit eine genauere Messung der Ubergangsfrequenz erm¨oglichen. [1] M. Niering et al., Phys. Rev. Lett. 84, 5496 (2000) Q 312.6 Mi 15:15 HS 22/108 Spektroskopie und Absolutfrequenzmessung des 436-nmReferenz¨ ubergangs von 171 Yb+ — •Chr. Tamm, T. Schneider und E. Peik — Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Bundesallee 100, 38116 Braunschweig Der elektrische Quadrupol¨ ubergang 2 S1/2 (F = 0) → 2 D3/2 (F = 2) 171 + Yb bei 436 nm (688 THz) ist attraktiv als Referenz¨ ubergang von eines optischen Frequenznormals, da die mF = 0-Komponente in kleinen Magnetfeldern keinen linearen Zeemaneffekt aufweist und die nat¨ urliche Linienbreite nur 3,1 Hz betr¨agt. In unseren Experimenten wird ein 171Yb+ -Ion in einer Paul-Falle gespeichert und durch Anregung des 370-nm-Resonanz¨ ubergangs Doppler-gek¨ uhlt. ¨ Der 436-nm-Ubergang wird mit einem frequenzverdoppelten Halbleiterlaser angeregt, dessen Frequenz auf einen ULE-Resonator mit ¨ hoher Finesse stabilisiert wird. Gegenw¨artig kann der Ubergang mit einer Fourier-limitierten Linienbreite von 30 Hz aufgel¨ost werden. Mit Hilfe eines Femtosekunden-Frequenzkammgenerators und eines Caesium-Font¨anen-Frequenznormals wurde die absolute atomare ¨ Ubergangsfrequenz mit einer 1σ-Unsicherheit von 6 Hz bestimmt [1]. Mit einer Relativunsicherheit von 1 · 10−14 ist dies eine der bisher ¨ pr¨azisesten Messungen optischer atomarer Ubergangsfrequenzen. Wir diskutieren einige wesentliche Beitr¨age zur systematischen Unsicherheit der Frequenzmessung und berichten u ¨ ber Fortschritte beim angestrebten Vergleich zweier optischer 171Yb+ -Frequenznormale. [1] J. Stenger, Chr. Tamm, N. Haverkamp, S. Weyers, H.R. Telle, Opt. Lett. 26, 1589 (2001). Q 312.7 Mi 15:30 HS 22/108 Optisches Frequenznormal mit kalten und ultrakalten Atomen — •Guido Wilpers, Carsten Degenhardt, Tomas Binnewies, Uwe Sterr, Nils Haverkamp, J¨ orn Stenger, Harald Telle, Fritz Riehle und J¨ urgen Helmcke — Physikalisch–Technische Bundesanstalt, Bundesallee 100, D–38116 Braunschweig Optische Frequenznormale mit lasergek¨ uhlten Neutralatomen haben aufgrund ihrer geringen Unsicherheit und hohen Stabilit¨at das Potenzial

Quantenoptik

Mittwoch

als optische Uhren der Zukunft zu dienen. Am 40 Ca-Normal der PTB 1 ¨ S0 –3 P1 mit Hilfe wird die Linienmitte des schmalbandigen Uberganges von Atominterferenzen bestimmt. Durch Verbesserungen bei der Bestimmung des Einflußes der Schwarzk¨orperstrahlung, der St¨oße kalter Atome und des AC-Stark-Effektes konnten diese mit Unsicherheiten von 1·10−14 bestimmt werden. Der Einsatz einer Kombination verschiedener Atominterferometer zur Vermessung der Wellenfronten der Spektroskopielaser erm¨oglichte die Korrektur eines restlichen Doppler-Effektes mit einer Unsicherheit von unter 2·10−14 . Bei einer Frequenzmessung der PTB mit Hilfe ihres Femtosekundenlaserkammes und der Cs-Font¨ane konnte so die Ca-Frequenz mit der weltweit geringsten Unsicherheit von 2, 7 · 10−14 gemessen werden. Der Einsatz eines neuartigen Quenchk¨ uhlverfahrens f¨ ur Erdalkaliatome zeigte, daß sich mit der Geschwindigkeitsverteilung der Atome auch der Einfluß des Doppler-Effektes um eine Gr¨oßenordnung reduzieren l¨aßt und ein nahezu optimaler Interferometerkontrast errreicht wird. Eine neue Methode zur zustandsselektiven Detektion konnte angewandt werden, die das Erreichen des Quantenprojektionsrauschlimits m¨oglich erscheinen l¨aßt. Q 312.8 Mi 15:45 HS 22/108 Aufbau eines K¨ uhllasersystems f¨ ur ein Indium-Frequenznormal — •Ch. Schwedes, A. Yu. Nevsky, E. Peik, J. von Zanthier und H. Walther — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik und Sektion f¨ ur Physik der Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen Einen ¨ausserst aussichtsreichen Kandidaten f¨ ur einen optischen Frequenzstandard stellt ein einzelnes, seitenbandgek¨ uhltes In+ Ion in einer RF-Falle dar. Wir stellen den Aufbau eines leistungsf¨ahigen, kompakten und transportablen Diodenlasersystems zur kontinuierlichen Anregung uhl¨ ubergangs von In+ bei 230,6 nm vor. des 1 S0 -3 P1 K¨ Ausgangspunkt ist dabei ein gitterstabilisierter Diodenlaser bei 922,4 nm mit einer Ausgangsleistung von 25 mW, die mit Hilfe eines Tape-

red Amplifiers auf 520 mW verst¨arkt wird. Nach einer Frequenzverdopplung durch einen 20 mm langen PPKTP-Kristall in einem externen ¨ Uberh¨ ohungsresonator erreichen wir u ¨ber 200 mW bei 461,2 nm. Eine weitere Frequenzverdopplung mit Hilfe eines BBO-Kristalls f¨ uhrt zu rund 1 mW im UV. F¨ ur eine effiziente Seitenbandk¨ uhlung sollte die Linienbreite des anregenden Lasers deutlich unterhalb der nat¨ urlichen Linienbreite des K¨ uhl¨ ubergangs von 360 kHz liegen. Dazu wird der Diodenlaser auf einen thermisch und akustisch isolierten Fabry-Perot Resonator aus Zerodur stabilisiert. Q 312.9 Mi 16:00 HS 22/108 Elektromagnetisch induzierte Transparenz (EIT) und Absorption (EIA) in einer optischen Stehwelle — •Christoph Affolderbach1 , Svenja Knappe1 , Aleksej V. Ta˘ichenachev2,3 , Valera I. ur Angewandte Physik, Yudin2,3 und Robert Wynands1 — 1 Institut f¨ Universit¨at Bonn, Wegelerstraße 8, 53115 Bonn — 2 Novosibirsk State University, Russia — 3 NIST Boulder, USA Ein von zwei kopropagierenden Laserstrahlen geeigneter Frequenz durchstrahlter thermischer Dampf von Dreiniveauatomen zeigt das Ph¨anomen des koh¨arenten Populationseinfangs (CPT), der zu elektromagnetisch induzierter Transparenz (EIT) f¨ uhrt. Wenn ein Spiegel die Lichtstrahlen zur¨ uckreflektiert, nimmt je nach Position entlang der resultierenden Stehwelle die Fluoreszenzintensit¨at des Dampfes (C¨asium in unserem Fall) ab (EIT) oder sogar zu (elektromagnetisch induzierte Absorption, EIA), mit einer Periode auf der cm-Skala. Zur Erkl¨arung der periodischen Variation reicht die Vorstellung von Interferenz von koh¨arenten Dunkelzust¨anden, aber die Erkl¨arung der EIA erfordert die Ber¨ ucksichtigung von Doppler-Effekten. Das erlaubt einen quantitativen Vergleich von gemessenen und berechneten Spektren.

Q 313 Quanteneffekte I Zeit: Mittwoch 14:00–16:00 Gruppenbericht

Q 313.1 Mi 14:00 HS 01/E02 Triggered Emission of Narrowband Single-Photon Sequences — •Axel Kuhn, Markus Hennrich, and Gerhard Rempe — MaxPlanck-Institut f¨ ur Quantenoptik, D-85748 Garching Photon sources are key elements in optical quantum information processing. Most emit photons at random times, and triggered emitters were demonstrated only recently. Among these is a Coulomb-blockade based device, a fluorescing molecule, an excited colour centre or a quantum dot. However, their photons are emitted into many modes of the radiation field. We employ a new scheme, where an atom emits photons one-by-one into a single mode of a high-finesse cavity [1]. It is based on adiabatic Raman scattering (STIRAP), with the emission stimulated by the vacuum field of the cavity [2,3]. An atom that resides in the cavity is exposed to a sequence of laser pulses, which alternate between triggering single photon emissions and reestablishing the initial condition by optical pumping. Within the limited atom-cavity interaction time, sequences of up to five single photons are observed. The second order correlation of the emitted photon stream shows strong antibunching, i.e. not more than one photon per trigger pulse is emitted. These results demonstrate that a finite-length bit-stream of single photons is possible. [1] M. Hennrich et. al., Phys.Rev.Lett. 85, 4872-4875 (2000) [2] A. Kuhn et. al., Appl.Phys.B 69, 373-377 (1999) [3] A. Kuhn and G. Rempe, Varenna Lecture Notes, submitted Q 313.2 Mi 14:30 HS 01/E02 Photon-number control with a trapped ion in a leaky cavity — •Christian Di Fidio and Werner Vogel — AG Quantenoptik, Fachbereich Physik, Uni Rostock, Universitaetsplatz 3, 18051 Rostock A method is proposed that allows one to control the number of photons of a travelling-wave field by using a trapped ion in a leaky cavity. An appropriate Raman interaction is used to entangle the atomic motion and the cavity field. Motional Fock states are prepared by detecting the number of photons leaking out of the cavity. Upon request the motional Fock state can be converted into a fixed number of photons, which eventually propagate outside the cavity.

Raum: HS 01/E02 Q 313.3 Mi 14:45 HS 01/E02 Photon antibunching and bunching in a strongly coupled atomcavity system — •Markus Hennrich, Axel Kuhn, and Gerhard Rempe — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, D-85748 Garching An essential element for quantum cryptography and quantum communication is the availability of a deterministic single-photon source. Lately, several sources based on the excitation of, e.g., a single quantum dot, a single molecule, or a colour centre in diamond have been demonstrated. All of them are suitable to emit a photon upon an external trigger event. However, the photon is emitted into many modes of the radiation field. Our approach uses the coupling of a rubidium atom to one vacuum mode of a high-finesse cavity and generates photons of well-defined frequency and direction using a Raman process in a lambda-type three level system. A pump laser acts as the exciting laser while the cavity is stimulating the photon emission. Every atom falling through the cavity can emit one photon upon a Raman transfer [1]. To repeat the photon emission a recycling laser has been added that is pumping the atom back to its initial state. In the experiment both pump and recycling lasers were continuously acting on the atom. Thus a single atom emits a burst of photons that are antibunched due to the limited recycling time. If the flux of atoms through the cavity is increased the antibunching disappears and instead a bunching of photons is detected. This is a sign of amplification by stimulated emission of radiation into the cavity, and in this sense our system acts as a Raman laser with a medium of less than 10 atoms. [1] M. Hennrich et al., Phys.Rev.Lett. 85, 4872-4875 (2000) Q 313.4 Mi 15:00 HS 01/E02 Coupling a single trapped ion to a high finesse cavity — •Andreas B. Mundt, Axel Kreuter, Christoph Becher, Ferdinand Schmidt-Kaler, J”urgen Eschner, Dietrich Leibfried, and Rainer Blatt — Institut f”ur Experimentalphysik, Universit”at Innsbruck, Technikerstrasse 25, A-6020 Innsbruck The quadrupole S1/2 − D5/2 optical transition of a single trapped Ca+ ion and one of its vibrational sidebands are coupled to the standing wave field of a high finesse cavity. The coupling is verified by observing the ion’s response to both spatial and temporal variations of the intracavity field. Spatially, the standing wave is scanned with a visibility of 96.3 %

Quantenoptik which results in a spatial resolution of the intracavity field of 7 nm and 36 nm at points of largest and smallest slopes of the field, respectively. The deterministic control of the coupling of the ion’s electronic and vibrational states to the cavity field are a key step towards realization of the atom-photon interface in quantum computing and communication schemes with trapped ions. Q 313.5 Mi 15:15 HS 01/E02 Deterministic cavity-QED with a single ion — •Matthias ohrlein1 , Kazuhiro Hayasaka2 , Keller1 , Gerhard R. Guth¨ Birgit Lange1 , Wolfgang Lange1 , and Herbert Walther1 — 1 Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Garching, Germany — 2 Communications Research Laboratory, Kobe, Japan Recently, we have achieved deterministic control of the interaction between a single 40 Ca+ -ion stored in a radio-frequency trap and the field of an optical cavity [1]. Using laser Doppler cooling and strong confinement of the ion, the extension of the ion’s wave packet was reduced to 60 nm or 15% of the resonance wavelength. The ion’s position in the cavity was determined from the fluorescent light emitted upon excitation of the ion in the local cavity field. By scanning the ion across the cavity, we could record images of the field distribution in all three dimensions with no disturbance and unprecedented resolution. The localization of the ion on a sub-wavelength scale in the resonator provides optimum conditions for cavity-QED experiments. We will employ the precisely controlled atom-cavity coupling to deterministically generate single-photon pulses with high efficiency [2]. Equally important is the coherent coupling of neighboring ions in a linear chain with applications in quantum information processing. [1] G. R. Guth¨ohrlein, M. Keller, K. Hayasaka, W. Lange, and H. Walther, Nature 414, 49 (2001). [2] C.K. Law, H.J. Kimble, J. Mod. Opt. 44, 2067 (1997).

Mittwoch We propose two methods to reconstruct directly the Wigner function of the micromaser field. For both methods the field is probed by measuring the atomic population of the Rydberg atoms in the maser levels after they left the cavity. By applying a Fresnel transformation to the measured data one can reconstruct directly the Wigner function. The second reconstruction scheme is based on an inversion of a system of linear equations. Q 313.7 Mi 15:45 HS 01/E02 Interference Experiments with Trapped Ba+ Ions — •Pavel Bouchev, Alex Wilson, J¨ urgen Eschner, and Rainer Blatt — Institut f¨ ur Experimentalphysik, Universit¨at Innsbruck, Technikerstraße ¨ 25, A-6020 Innsbruck, Osterreich Both the driven micromotion and the thermal (secular ) motion of a single trapped 138 Ba+ ion have been observed as sidebands in the 493 nm S-P Doppler-cooling fluorescence using a heterodyne technique [1]. The feasibility of using electronic feedback to reduce the ion’s motion via detection of the secular sidebands is to be explored. The apparatus has also been used to observe modified spontaneous emission by interaction of a single trapped ion with its own resonance fluorescence retro-reflected from a single mirror. The closely related but distinct phenomenum of enhanced and suppressed collective spontaneous emission (Dicke’s superand subradiance) has also been observed with two trapped Ba+ ions [2]. Upon translation of the mirror using a piezo actuator these processes manifest themselves as interference fringes in the ‘repumper’ and 493 nm fluorescence signals respectively. Extensions of this work will be presented, including the coupling of a fundamental light source, a single fluorescing ion, to a single-mode optical fibre. [1] Ch. Raab et al., Phys. Rev. Lett. 85, 538 (2000) [2] J. Eschner et al., Nature 413, 495 (2001)

Q 313.6 Mi 15:30 HS 01/E02 Reconstructing the Wigner-Function of the Micromaser Field — •Pavel Lougovski1 , Enrique Solano1 , Z.M. Zhang1 , Herbert Walther1 , Holger Mack2, and Wolfgang P. Schleich2 — 1 Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, 85748 Garching — 2 Abteilung f¨ ur Quantenphysik, Universit¨at Ulm, 89069 Ulm

Q 314 Femtosekundenspektroskopie III: Pulskontrolle (gemeinsam mit FV MO) Zeit: Mittwoch 14:00–15:45 Q 314.1 Mi 14:00 HS 15/E07 Generation and Amplification of Ultrashort Shaped Laser Pulses in the Visible by a Two-Stage Noncollinear Optical Parametric Process — •Elmar Schreiber, Howe Siang Tan, and Warren S. Warren — Center for Ultrafast Laser Applications, Princeton University, Princeton, NJ 08544 (USA) The shaping of ultrashort laser pulses is of increasing interest in a wide variety of optical applications, including quantum and optimal control, high speed communications, and material characterization. Usually, pulse shaping is performed as a final step, although this mostly introduces significant energy losses. We have demonstrated for the first time, the amplification of non-trivially shaped pulses by a noncollinear optical parametric process with the conservation in its phase and amplitude profile [Optics Letters 26 (2001) 1812]. Shaped pulses with complex phase structure (e.g. a hyperbolic tangent frequency sweep) and strong amplitude modulation (e.g. a sine squared function) centered at 625 nm with a bandwidth of up to 70 nm are amplified from ∼0.1 J to ∼5 J. The used concept neatly eliminates the energy losses normally associated with the production of complex shaped pulses. A number of examples characterized by spectrally and temporally resolved up-conversion technique will be presented. A generalization to shaped pulses centered at other wavelengths in the visible and infrared is straightforward, and is restricted only by the tunability of a NOPA system [Optics Letters, in press]. Q 314.2 Mi 14:15 HS 15/E07 High Resolution Indirect Pulse Shaping by Parametric Transfer — •Elmar Schreiber, Howe Siang Tan, and Warren S. Warren — Center for Ultrafast Laser Applications, Princeton University, Princeton, NJ 08544 (USA) High resolution pulse shaping capabilities exist for wavelengths ranging

Raum: HS 15/E07 from the visible to the near-infrared. There is much interest in generating mid-infrared (MIR) shaped pulses, useful for various applications such as extending ultrafast coherent / optimal control studies to vibrational systems of chemical and biological molecules. We present the transfer of the phase and amplitude profile of a shaped pulse in the visible to a pulse in the near-infrared via an optical parametric amplification(OPA) process [Tan et al., Optics Letters, in press]. Complex shaped pulses, such as multiple pulse trains and pulses with high order phase chirp are produced at 1.2 µm. Theoretical conditions necessary for high fidelity parametric shape transfer will be discussed. Similar schemes can be implemented for other OPA systems at near-infrared wavelengths to generate high resolution shaped pulses in the infrared. Q 314.3 Mi 14:30 HS 15/E07 Adaptive Formung von Femtosekunden-Polarisations-Profilen — T. Brixner, N. H. Damrauer, •G. Krampert, P. Niklaus und G. Gerber — Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ urzburg, Am Hubland, 97074 W¨ urzburg, Germany Die Femtosekunden-Laser-Pulsformung, vor allem in Verbindung mit selbstlernenden Computeralgorithmen, hat sich als sehr n¨ utzliches und vielseitiges Werkzeug in vielen Forschungsgebieten, speziell in der koh¨arenten Kontrolle, erwiesen. Ein neuartiger Pulsformer [1] erm¨oglicht es, die Intensit¨at, momentane Frequenz und Polarisation des Lichts als Funktion der Zeit innerhalb eines einzelnen FemtosekundenLaserpulses zu ver¨andern. Die zus¨atzliche Kontrolle der vektoriellen Eigenschaften des Lichtfeldes sollte die Einsatzm¨oglichkeiten der adaptiven Pulsformung erweitern. Wir berichten u ¨ber die experimentelle Realisierung dieser Technik innerhalb einer Lernschleife in einem adaptiven Quantenkontrollexperiment. Dabei wird die SHG-Ausbeute als R¨ uckkopplungssignal benutzt. In optischen Demonstrationsexperimenten werden bestimmte phasen- und polarisationsgeformte Laserpulse

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automatisch erzeugt, die dann ein optimales Ergebnis im Experiment, d.h. maximale SHG-Ausbeute liefern. Diese Methode ist der reinen Phasenformung linear polarisierter Pulse u ¨berlegen und erm¨oglicht z.B. die Kompensation von Dispersion und Polarisationsmodulationen. [1] T. Brixner und G. Gerber: Femtosecond polarization pulse shaping, Opt. Lett. 26, 557 (2001) Q 314.4 Mi 14:45 HS 15/E07 Charakterisierung polarisationsgeformter FemtosekundenLaserpulse — •T. Brixner, C. Dietl, G. Krampert, P. Niklaus und G. Gerber — Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ urzburg, Am Hubland, 97074 W¨ urzburg, Germany Geformte Femtosekunden-Laserpulse besitzen vielf¨altige Anwendungen, vor allem im Bereich der koh¨arenten Kontrolle. Wir haben k¨ urzlich eine neuartige Methode entwickelt, mit der sich der Polarisationszustand von Licht (d.h. die Elliptizit¨at und die Orientierung), die Intensit¨at sowie die Oszillationsfrequenz als Funktionen der Zeit innerhalb eines einzelnen Femtosekunden-Laserpulses variieren lassen [1]. Eine akkurate und vollst¨andige experimentelle Charakterisierung dieser Lichtfelder erfordert mehr Aufwand als im Fall linear polarisierter Laserpulse, ist aber essentiell f¨ ur eine korrekte Interpretation von Experimenten. Hinzu kommt die Schwierigkeit, dass jedes optische Element (Spiegel, Strahlteiler etc.) den Polarisationszustand wieder ver¨andern kann. Hier wird gezeigt, wie sich komplexe polarisationsgeformte Laserpulse mithilfe der spektralen ¨ Zweikanal-Interferometrie charakterisieren lassen. Eine Uberpr¨ ufung der Ergebnisse erfolgt durch frequenzabh¨angige und experimentell kalibrierte Jones-Matrizen des optischen Aufbaus, so dass alle eventuellen LaserpulsModifikationen ber¨ ucksichtigt werden. [1] T. Brixner und G. Gerber: Femtosecond polarization pulse shaping, Opt. Lett. 26, 557 (2001) Q 314.5 Mi 15:00 HS 15/E07 Kompression und Formung eines selbstphasenmodulierten Laser-Pulses mittels adaptivem Spiegel — •T. Pfeifer, U. Weichmann, S. Zipfel und G. Gerber — Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ urzburg, Am Hubland, 97074 W¨ urzburg, Germany Das Zeitverhalten ultrakurzer Laserpulse kann durch Einsatz verschiedener Techniken der Pulskompression und Pulsformung ver¨andert sowie f¨ ur bestimmte Anwendungen optimiert werden. Wir f¨ uhren einen gepulsten Laserstrahl mit einer Zentralwellenl¨ange von 800 nm, 80 fs Pulsdauer, durch eine 70 Zentimeter lange, mit Argon gef¨ ullte Kapillare. Durch den Effekt der Selbstphasenmodulation, wird w¨ahrend des Durchlaufs durch die Kapillare eine Verbreiterung des Spektrums erreicht. Wir benutzen einen adaptiven Spiegel, in einem Prismenkompressor-Setup, um die spektrale Phase des Laserpulses zu modifizieren. Durch den Einsatz eines genetischen Algorithmus demonstrieren wir die Korrektur von Phasentermen h¨oherer Ordnung. Das Ergebnis wird von der Zunahme des SHG-Signals abgeleitet, welches durch Fokussierung des geformten Pulses in einen nichtlinear optischen Kristall entsteht.

Als Beispiel f¨ ur eine bimolekulare Reaktion untersuchen wir den Stoßkomplex Na∗ + H2. Mittels Laseranregung des Natriumatoms wird ein schwach gebundener Exciplex erzeugt; die R¨ uckkehr aus dem angeregten in den Grundzustand kann dann ultraschnell u ¨ber eine konische Durchschneidung erfolgen. Der dabei stattfindende Energietransfer f¨ uhrt zu einer Schwingungsanregung des Wasserstoffmolek¨ uls. Mittels Optimal Control Theory wurde ein Puls entwickelt, der in der Lage ist, ein angeregtes Wellenpaket in der N¨ahe der konischen Durchschneidung zu lokalisieren. Dies schafft die Voraussetzung f¨ ur eine Untersuchung der Dynamik in der N¨ahe des Potentialfl¨achenschnitts sowie des Wechsels zwischen den Fl¨achen. Des Weiteren wurde die Verteilung der besetzten Schwingungszust¨ande nach der Relaxation in den Grundzustand untersucht, wobei sich eine ¨ sehr gute Ubereinstimmung mit experimentellen Daten aus der Literatur ergibt. Variation des anregenden Laserpulses ergibt, dass die Schwingungszustandsverteilung neben der Form der Potentialfl¨achen in der Umgebung der konischen Durchschneidung stark von Form und Dynamik des Wellenpaketes im angeregten Zustand abh¨angt. Somit ist zum ersten Mal gezeigt, dass durch die Wahl des Pulses verschiedene Schwingungsverteilungen erreicht werden k¨onnen, was einer Kontrolle durch die konische Durchschneidung hindurch entspricht. Q 314.7 Mi 15:30 HS 15/E07 Adaptive Femtosekunden-Quantenkontrolle in der fl¨ ussigen Phase — T. Brixner, N. H. Damrauer, •P. Niklaus und G. Gerber — Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ urzburg, Am Hubland, 97074 W¨ urzburg, Germany Koh¨arente Lichtquellen k¨onnen dazu verwendet werden, den Ausgang von Licht-Materie-Wechselwirkungen zu steuern, indem Interferenzeffekte im Zeit- und Frequenzraum ausgenutzt werden. Eine wichtige Technik in dem Bereich der koh¨arenten Kontrolle“ ist die adaptive Formung ” von Femtosekunden-Laserpulsen. Die Grundlage dieser Methode besteht darin, dass das zu untersuchende System selbst mit Hilfe von Iterationsschleifen eine automatisierte Suche nach koh¨arenten Laser-Feldern durchf¨ uhrt, die am besten die vom Experimentator gestellte Kontrollaufgabe erf¨ ullen. Bisher wurde diese Technik allerdings nur auf photoinduzierte unimolekulare Reaktionen angewandt. Wir berichten, wie in einer L¨osung mit zwei verschiedenartigen, komplexen Molek¨ ulen eines durch Mehr-Photonen-Absorption bevorzugt angeregt werden konnte [1]. Obwohl Ein-Parameter Variationen, wie die der Wellenl¨ange, der Intensit¨at, oder des linearen Chirps, keine selektive Kontrolle erm¨oglichen, ist die adaptive Femtosekunden-Pulsformung in der Lage, komplexe LaserFelder zu finden um eine chemische Selektivit¨at der beiden Molek¨ ularten zu erreichen. [1] T. Brixner, N.H. Damrauer, P. Niklaus und G. Gerber, Nature 414, 57 (2001)

Q 314.6 Mi 15:15 HS 15/E07 Kontrolle eines Stoßkomplexes durch eine konische Durchschneidung — •Dorothee Geppert, Angelika Hofmann und Regina de Vivie-Riedle — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching

Q 321 Bose-Einstein Kondensation II Zeit: Mittwoch 16:30–18:30 Q 321.1 Mi 16:30 HS 22/B01 Contrast Interferometry with Bose-Einstein Condensates — •Kai Dieckmann, Subhadeep Gupta, Zoran Hadzibabic, Claudiu Stan, Wolfgang Ketterle, and David Pritchard — MIT, Cambridge, USA One route to a high precision measurement of the fine-structure constant involves a precise determination of the ratio h ¯ /malkali [1]. This ratio can be determined from the measurement of the photon-recoil in an atom-light interferometer. So far, the precision of such experiments are limited by phase fluctuations of the light between the pulses [2]. We recently demonstrated a new type of contrast interferometer based on Bragg scattering of Bose-Einstein condensates from light creating multiple paths for the atoms. We discuss the principle and explore some advantages of our scheme. First, we verified that the phase of the inter-

Raum: HS 22/B01 ference pattern is independent of the phase of the light. Further, it is experimentally demonstrated that the precision of our type of interferometer depends on the square of the maximum number of photon recoils transferred to the atoms. Therefore, an extension of the new scheme with the use of multiple light pulses in a new and dedicated setup promises to greatly enhance our present precision. [1] M.P.Bradley et al., PRL, 83, 4510, (1999) [2] Young B., PhD Thesis, Stanford University, (1999)

Quantenoptik Q 321.2 Mi 16:45 HS 22/B01 Die Abbildung eines Rb-Bose-Einstein-Kondensats - ein Vergleich verschiedener Methoden — •Margit Dornseifer, Daniel Frese, Bernhard Kl¨ oter, Arno Rauschenbeutel, Victor Gomer und Dieter Meschede — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Wegelerstr. 8, D-53115 Bonn Aufgebaut wurde ein Bose-Einstein-Experiment mit Rb-87: Als Atomquelle benutzen wir ein Doppel-MOT-System. Der Transport der Atome von der oberen zur unteren MOT geschieht mit einem cw-Pushingbeam. So k¨onnen innerhalb von wenigen Sekunden bis zu 109 Atome geladen werden. F¨ ur den Prozess des rf-induzierten evaporativen K¨ uhlens werden diese in die QUIC-Magnetfalle [*] u uhrt. Dort erfolgt schliesslich die ¨berf¨ Bose-Einstein-Kondensation. Zur Detektion des kondensierten Ensembles k¨onnen verschiedene Abbildungsmethoden verwendet werden: Absorptions-, Phasenkontrast-, Dunkelfeld- und Faraday-Abbildung. Diese werden vergleichend vorgestellt. [*] T. Esslinger, I. Bloch, T. W. H¨ansch, Phys. Rev. A 58, R2664 (1998). Q 321.3 Mi 17:00 HS 22/B01 Dynamics of an elongated Bose-Einstein condensate — •Peter Rosenbusch, Vincent Bretin, Fr´ ed´ eric Chevy, and Jean Dalibard — Laboratoire Kastler Brossel, Ecole Normale Sup´erieure, 24 rue Lhom*ond, 75231 Paris, FRANCE We study the oscillations of an elongated rubidium condensate in a Ioffe-Pritchard magnetic trap. The condensate is excited either by a temporal change of the magnetic trapping potential or by the addition of a red-detuned laser beam which is rotated in the transverse plane of the condensate. The low engergy eigenmodes are studied as a function of excitation strength and temperature. In particular, for the monopole or ”breathing mode”, an extraordinarily small damping rate γ0 is observed at ultra-low temperatures leading to a quality factor Q = ω0 /γ0 > 2000, where ω0 is the mode angular frequency. Q 321.4 Mi 17:15 HS 22/B01 Quasi 1D BEC: Phasenfluktuationen und andere Ph¨ anomene — •Helge Kreutzmann1 , D. Hellweg2 , S. Dettmer2 , P. Ryytty2 , J.J. Arlt2 , W. Ertmer2 , K. Sengstock2,3, D. Petrov4,5 , G.V. ur Shlyapnikov4,5,6 , L. Santos1 und M. Lewenstein1 — 1 Institut f¨ ur Quantenoptik, theoretische Physik, Universit¨at Hannover — 2 Institut f¨ ur Laserphysik, Universit¨at Hamburg Universit¨at Hannover — 3Institut f¨ — 4 FOM Institute for Atomic and Molecular Physics, Amsterdam, Niederlande — 5 Kurchatov Institute, Moskow, Russland — 6 Laboratoire Kastler Brossel, Paris, Frankreich Bose-Einstein-Kondensate in stark zylindrischen Fallen (Quasi 1D Kondensate) weisen Fluktuationen in der Phase auf. Diese Fluktuationen h¨angen von der Temperatur und den Fallenparamtern ab. Experimentelle ¨ und theoretische Untersuchungen zeigen hierbei gute Ubereinstimmung. In diesem Vortrag werde ich einige Effekte in den Quasi 1D Kondensaten vorstellen; unter anderem untersuchen wir den Effekt der parametrischen Resonanz, um die wichtigsten Moden (zur experimentellen Beobachtung) zu verst¨arken. D. Hellweg et al., Applied Physics B (2001), im Druck. S. Dettmer et al., PRL 87, 160406 (2001) Q 321.5 Mi 17:30 HS 22/B01 Phasenfluktuationen und Koh¨ arenzeigenschaften von BoseEinstein Kondensaten — •D. Hellweg1 , S. Dettmer1 , M. Kottke1, P. Ryytty1 , L. Cacciapuoti1 , J.J. Arlt1 , K. Sengur Quantenoptik, Universit¨at stock2 und W. Ertmer1 — 1 Institut f¨ ur Laserphysik, Hannover, Welfengarten 1, 30167 Hannover — 2 Institut f¨ Universit¨at Hamburg, Jungiusstr. 9, 20355 Hamburg Die makroskopische Phase ist ein wesentliches Charakteristikum von Bose-Einstein Kondensaten (BEC) im Gegensatz zu thermischen atomaren Ensembles und Ursache vieler der faszinierenden Eigenschaften von Kondensaten. Sie ist insbesondere direkt mit deren Koh¨arenz- und Superfluidit¨atseigenschaften verkn¨ upft. Wir pr¨asentieren detaillierte Untersuchungen der Phasenkoh¨arenzeigenschaften elongierter Kondensate. Wir zeigen, dass bei endlicher Temperatur die Phase des BEC nicht r¨aumlich konstant ist, sondern statistischen Fluktuationen unterliegt, deren Mittelwert von den experimentellen Parametern abh¨angt. Insbeson-

Mittwoch dere wurden Kondensate untersucht, deren Phasenkoh¨arenzl¨ange kleiner als die Kondensatgr¨oße ist, d.h. die Atome befanden sich im sogenannten quasikondensierten Zustand. Wir vergleichen verschiedene Methoden zur Detektion von Phasenfluktuationen und diskutieren die Relevanz dieser Fluktuationen f¨ ur Anwendungen von BECs wie Atomlaser, Interferometrie und BEC in niederdimensionalen Geometrien. Q 321.6 Mi 17:45 HS 22/B01 BEC in the optical lattice; the 1-dimensional solid approach — •Matt Kalinski1 , G Metikas1 , E Arimondo2 , and W P Schleur Quantenphysik, Universit¨at Ulm, Ulm, Germany ich1 — 1 Abteilung f¨ — 2 Dipartimento di Fisica, Universit`a di Pizza, Pisa, Italy We consider a dilute, weakly interacting Bose-Einstein condensate prepared in a 3-dimensional harmonic trap. The harmonic trap is then switched off and an 1-dimensional optical lattice periodic potential is applied while the condensate is left to expand in the other two dimensions. Within the mean-field framework we have to deal with a Mathieu equation with an extra non-linear term representing the self-interaction of the condensate. Applying perturbation over the weak self-interaction we consider two regimes for the strength of the optical lattice; weak-binding and tight-binding. In each case we find the effective optical lattice which approximates the non-liner term and yields satisfactory agreement with the experimental results. Furthermore, the band structure in the presence of the non-linear term is investigated as well as the interband transition probabilities within the Landau-Zener theory. In addition to these analytical considerations a numerical examination of the non-linear Mathieu equation is performed yielding satisfactory agreement with both the analytical results and the experiment. Q 321.7 Mi 18:00 HS 22/B01 Two-Species Mixture of Quantum Degenerate Fermi and Bose Gases — •Kai Dieckmann1 , Zoran Hadzibabic1 , Claudiu Stan1 , orlitz3 , and Subhadeep Gupta1 , Martin Zwierlein2 , Axel G¨ Wolfgang Ketterle1 — 1 MIT, Cambridge, USA — 2 ENS, Paris — 3 Universit¨at Stuttgart We produced a degenerate 6 Li Fermi gas in coexistence with a 23 Na Bose-Einstin condensate. The large and stable sodium condensates produced in our machine are used as large reservoirs for efficient sypathetic cooling of 6 Li by 23Na. We describe the double species trapping and cooling process resulting in fermionic clouds of about 1.5 × 105 atoms in the magnetically trapped | 1/2, −1/2 state at a lowest achieved temperature of 300 nK, equal to 0.5 TF . At the same time a sodium condensate consisting of about 2 × 106 atoms in the | 1, −1 state is overlapping with the lithium cloud. This quantum degenerate mixture is stable with a lifetime of 10 s limited by decay of sodium. Therefore, this system serves as a starting point for the studies of the limitations of the sypathetic cooling process, and the properties of the two-species mixture as well as the degenerate 6 Li gas in an optical trap. Q 321.8 Mi 18:15 HS 22/B01 Quantum field theory of dilute hom*ogeneous Bose-Fermi mixtures at zero temperature: general formalism and beyond meanfield corrections — •Alexander Albus1 , Simon Gardiner1,2 , Faur Physik, brizio Illuminati3,4 und Martin Wilkens1 — 1 Institut f¨ ur TheoUniversit¨at Potsdam, D–14469 Potsdam, Germany — 2 Institut f¨ retische Physik, Universit¨at Hannover, D–30167 Hannover, Germany — 3 Dipartimento di Fisica, Universit`a degli Studi di Salerno, I–84081 Baronissi (SA), Italy — 4 Istituto Nazionale di Fisica della Materia (INFM), Unit`a di Salerno, Baronissi (SA), Italy After the achivement of Bose-Einstein condensation and recent experimental activity on quantum degenerate Fermi gases, there is also an increasing experimental and theoretical interest in quantum degenerate mixtures of Boson and Fermion gases. Existing theories on BosonFermion mixtures adopt mean-field approximations. In order to take into account beyond mean field effects, we construct a formal scheme for carrying out systematic perturbation theory in terms of single particle Green’s functions. Using this approach we find a new term in the ground state energy of a weakly-interacting hom*ogeneous mixture of Bosons and spin-polarized Fermions at zero temperature. We discuss the relevance of this new term, how it can be incorporated into existing theories of Boson-Fermion mixtures, and its importance in various parameter regimes, in particular considering mixtures of 6 Li and 7 Li and of 3 He and 4 He.

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Q 322 Laser in der Medizin und Umweltmesstechnik Zeit: Mittwoch 16:30–18:45 Q 322.1 Mi 16:30 HS 22/108 Photoakustische und Cavity-Leak-Out-Spektroskopie mit dem Dauerstrich-Optisch-Parametrischen-Oszillator — •Alexander uller1 , Stephan Schiller3 , Popp1 , Golo von Basum2 , Frank M¨ uhnemann1 und Manfred M¨ urtz2 — Peter Hering2 , Frank K¨ 1 Institut f¨ ur Angewandte Physik, Universit¨at Bonn — 2 Institut f¨ ur Laur Experimentalphysik, sermedizin, Universit¨at D¨ usseldorf — 3 Institut f¨ Universit¨at D¨ usseldorf Wir pr¨asentieren die Anwendung eines frequenzdurchstimmbaren Dauerstrich-Optisch-Parametrischen-Oszillators in zwei infrarotspektroskopischen Nachweismethoden f¨ ur Spurengase: Photoakustik und cw-Cavity-Ring-Down (CALOS). Der cw-OPO basiert auf periodisch gepoltem Lithiumniobat (PPLN) und wird von einem 2.5 W Nd:YAG bei 1064 nm gepumpt. Er u ¨berh¨oht sowohl die Signalwelle als auch die Pumpwelle in einem Resonator (common cavity PE-SRO). Die Abstimmbarkeit zwischen 3,1 und 3,5 µm Wellenl¨ange erlaubt das Abfragen der Absorptionen von wichtigen Spurengasmolek¨ ulen. Es stehen 2x90 mW als Idlerleistung zur Verf¨ ugung. Einer der Strahlen wird amplitudenmoduliert und in eine resonante photoakustische Zelle eingekoppelt. Der andere Strahl wird u ¨ber einen akustooptischen Modulator abschaltbar in einen Stehwellenresonator hoher G¨ ute eingekoppelt. Besonders die zweite Methode stellt hohe Anforderungen an Strahlqualit¨at und Frequenzstabilit¨at des OPO’s. F¨ ur beide Methoden geben wir den rausch- bzw. hintergrund¨aquivalenten Absorptionskoeffizienten an und zeigen Beispielmessungen von zeitlich ver¨anderlichen Ethankonzentrationen. Q 322.2 Mi 16:45 HS 22/108 Hochempfindlicher Formaldehydnachweis in der Atmosph¨ are mittels Infrarot-Cavity-Leak-Out-Spektroskopie — •Hannes Dahnke, Golo von Basum, Peter Hering und Manfred M¨ urtz — Institut f¨ ur Lasermedizin, Universit¨at D¨ usseldorf Formaldehyd ist ein bereits in geringen Spuren giftiges Gas, welches auch in der Chemie der Atmosph¨are eine bedeutende Rolle spielt. Die Variation der Formaldehydkonzentration in der sauberen Atmosph¨are und in belasteten Innenr¨aumen variiert von wenigen ppb (parts per billion) bis hin zu 500 ppb. Um Spurengasmessungen im unteren ppb-Bereich durchzuf¨ uhren, wird eine Variante der Cavity-Ring-Down-Spektroskopie, die Cavity-LeakOut-Spektroskopie eingesetzt: Ein frequenzverstimmbarer, schmalbandiger cw-Laser (λ = 3 µm) wird genutzt, um einen optischen Resonator anzuregen, der aus zwei hoch reflektierenden Spiegeln besteht. Nach Abschalten des Lasers wird das exponentielle Abklingen der im Resonator gespeicherten Energie beobachtet. Wird ein absorbierendes Gas zwischen die Resonatorspiegel gebracht, klingt die Energie schneller ab. Aus dieser Zeitdifferenz k¨onnen minimale Absorptionen von 6 × 10−10 /cm (10 s) bestimmt werden. Es werden Messungen zum hochempfindlichen und zeitaufgel¨osten Formaldehydnachweis gezeigt, wobei auch auf die speziellen Anforderungen bei der Messung polarer Molek¨ ule eingegangen wird. Es konnte gezeigt werden, dass Formaldehyd ohne Gasvorbehandlung mit einer Zeitaufl¨osung im Sekundenbereich und einer Nachweisgrenze von 3 ppb gemessen werden kann. Q 322.3 Mi 17:00 HS 22/108 Spurengasanalytik des menschlichen Atems mittels InfrarotCavity-Leak-Out Spektroskopie — •Golo von Basum, Hannes Dahnke, Stefan Ostrowski, Peter Hering und Manfred M¨ urtz — Institut f¨ ur Lasermedizin, Universit¨at D¨ usseldorf, www.ilm.uni-duesseldorf.de/tracegas Die Cavity-Ring-Down-Spektroskopie (CRDS) ist eine hochempfindliche Methode um simultan die Absorptionsspektren von unterschiedlichen Spurengasen zu untersuchen. In dieser Arbeit wird der medizinisch relevante Nachweis von Ethan, Methan und Kohlenmonoxid im menschlichen Atem vorgestellt. Ein verstimmbarer CO-Oberton-Seitenband-Laser (λ = 3µm) wird benutzt, um einen Resonator hoher G¨ ute (L = 50 cm, R = 99,986%) anzuregen, wodurch eine effektive optische Wegl¨ange von 3,6 km erreicht wird. Nach der Anregung des Resonators durch das Licht eines cw-Lasers wird dieses abgeschaltet und der zeitliche Verlauf der exponentiell abklingenden Strahlung aufgezeichnet. Durch diese Methode k¨onnen wir minimale

Raum: HS 22/108 Absorptionskoeffizienten von 6 × 10−10 /cm (10 s) nachweisen. Durch die spezielle Konfiguration des Gassystems und des schnellen Nachweises ist es m¨oglich, atemzugsaufgel¨oste Messungen durchzuf¨ uhren (∆t < 1s). Erste Untersuchungen dieser Art werden vorgestellt. Ethan ist als Abbauprodukt der Lipidperoxidation ein eindeutiger Marker f¨ ur oxidativen Stress im menschlichen Organismus. Um das Einsatzgebiet der Spektroskopiemethode in diesem Bereich zu demonstrieren wurden erste Untersuchungen an Rauchern durchgef¨ uhrt. Q 322.4 Mi 17:15 HS 22/108 Ultrafast Laser Pulses in Medical Applications — •Holger Lubatshowski1 , Alexander Heisterkamp1 , Fabian Will1 , Wiebke M¨ uller1 , Thorsten Bauer1 , Jesper Serbin1 , Herbert 1 Welling , and Wolfgang Ertmer2 — 1 Laser Zentrum Hannover, ur Quantenoptik, Hollerithallee 8, 30419 Hannover — 2 Institut f¨ Welfengarten 1, 30167 Hannover Ultrafast lasers have become a promising tool for micromachining and extremely precise ablation of all kinds of materials. Due to the extremely low energy threshold, thermal and mechanical side effects are in he sub micrometer range. The neglection of side effects enable the use of ultrashort laser pulses in a broad field of medical applications. We demonstrate the feasibility of surgical procedures in different fields of medical interest: In ophthalmology intrastromal cutting and preparing of cornael flaps for refractive surgery in living animals is presented. Besides, the very low mechanical side effects enables the use of fs-laser in otoralyngology to treat ocecular bones. Moreover, precise cutting qualties can be used in fields of cardiovascular surgery for the treatment of arterio sklerosis. In the procedure presented the laser acts not only as the cutting tool, but may also be used to simultanesously control the cutting depth by interferometric analysis. Further applications in the fields of dentistry and microstucturing of biocompatible materials are discussed. Q 322.5 Mi 17:30 HS 22/108 Hartgewebeablation mit einem gepulsten Er:YAG-Laser — org Meister1,2 und Peter Hering1 — 1 Institut •Oliver Meyer1 , J¨ ur f¨ ur Lasermedizin, Heinrich-Heine-Universit¨at, D¨ usseldorf — 2 Klinik f¨ Zahnerhaltung, Universit¨atsklinikum Aachen Der gepulste Er:YAG-Laser (2,94 µm) kann mit einem optimierten Wasserspray sehr effizient und pr¨azise zur Hartgewebsablation (Osteotomie) eingesetzt werden. Hierzu ist es jedoch notwendig, geeignete Bearbeitungsparameter zu ermitteln und deren Einfl¨ usse auf die Knochenstruktur zu untersuchen. Die Hartgewebsablation wurde an Schweine-, Rinder-, Lammknochen sowie an humaner Hartgewebssubstanz (Oberschenkelknochen) mit Pulsl¨angen im Bereich von 100-200 µs, Energiedichten von 5-30 J/cm2 und Repetitionsraten von 5-30 Hz durchgef¨ uhrt. Dabei wurden die Proben senkrecht zur Bestrahlungsachse mit einer Geschwindigkeit von 250 µm/s bewegt, sodass das Verh¨altnis zwischen Verschiebegeschwindigkeit und Repetitionsrate untersucht und dessen Einfluss auf die Sch¨adigung bestimmt werden konnte. Die bestrahlten Proben wurden hinsichtlich ihrer thermischen und mechanischen Sch¨adigung histologisch untersucht. Es zeigt sich, dass sowohl die Schnittiefe und Volumenabtrag als auch Gr¨osse der Sch¨adigungsbereiche sehr stark von dem Luft-Wasser-Gemisch abh¨angig sind. Mit einer Spraymenge von 4-6 ml/min konnten mit den oben angegebenen Parametern unter mehrmaliger Bestrahlung Schnittiefen ≥ 3 mm erreicht werden. Die histologischen Untersuchungen ergaben hierbei thermische und mechanische Sch¨adigungszonen im Bereich von insgesamt 20-60 µm. Q 322.6 Mi 17:45 HS 22/108 Ablation von Hartgewebe mit gepulsten CO2 -Lasern: Wirkung der Wellenl¨ ange und Pulsdauer — •Said Afilal1 , Mikhail Ivanenko1 , Thomas Mitra1 , Martin Werner1 und Peter Hering1,2 — 1 Center of advanced european study and research CAESAR, Friedenur Lasermedizin, Universpl. 16, 53111 Bonn, Deutschland — 2 Institut f¨ sit¨at D¨ usseldorf , D-40001 D¨ usseldorf, Deutschland Kurz gepulste CO2 -Laser k¨onnen Knochengewebe mit minimalen thermischen Nebeneffekte thermo-mechanisch abtragen. Bei diesem Ablationsmechanismus beeinflussen die Laserpulsdauer τ und die Wellenl¨ange λ entscheidend die Schnitttiefe und die thermische Sch¨adigungszone. Mit

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relativ langen Pulsen von 80 µs (CO2-Slab-Laser) und 210 µs (supergepulster CO2-Laser) erreichen wir im kompakten Knochengewebe einen Abtrag von u ¨ber 100 µm pro Puls. Mit τ ≤ 1 µs (TEA-CO2-Laser) u ¨bersteigt der Abtrag nicht 10-20 µm pro Puls bei vergleichbarer Energie. Physikalische Einfl¨ usse von τ und λ auf die Ablationsdynamik werden diskutiert und Ergebnisse von histologischen in-vitro Untersuchungen f¨ ur die drei CO2 -Lasersystemen werden berichtet. Q 322.7 Mi 18:00 HS 22/108 Numerische Simulation der Laserablation — •Thomas Mitra1 , Mikhail Ivanenko1 und Peter Hering1,2 — 1 center of advanced european studies and research CAESAR, Friedenspl. 16, 53111 Bonn, ur Lasermedizin, Universit¨at D¨ usseldorf , DDeutschland — 2 Institut f¨ 40001 D¨ usseldorf, Deutschland Mit gepulsten IR-Lasern, wie dem CO2 -Laser oder dem Er:YAG-Laser, k¨onnen Knochen und Z¨ahne effektiv und mit geringen thermischen und mechanischen Sch¨aden abgetragen werden. Dieser Prozeß der Laserablation soll mit Hilfe einer numerischen Simulation besser verstanden werden. Die Einfl¨ usse von Pulsdauer, Pulsenergiedichte, Absorptionskoeffizient des Gewebes, Pulsanzahl sowie Fluggeschwindigkeit der Ablationsprodukte auf die Schnittiefe und die Ablationseffizienz werden dargestellt. Dazu wurde ein numerisches Simulationsprogramm entwickelt, das die Dynamik der Ablation enth¨alt. Ber¨ ucksichtigt wird dabei u.a. die W¨armeleitung, das Absorptionsgesetz, die Abschattung in Ablationsprodukten und die ver¨anderliche Geometrie des Schnittkraters. Die Simulation zeigt u.a., daß Pulsdauern, die ein Zwanzigstel der thermischen Relaxationszeit u ¨berschreiten, bei kleiner Energiedichte zu einem geringeren Abtrag und vermehrten thermischen Sch¨aden f¨ uhren. Weiterhin kann ein Optimum der Energiedichte bestimmt werden. Der Einfluß des Absorptionskoeffizienten auf den Abtrag pro Puls ist stark von der Pulsdauer abh¨angig.

Die in vivo Bestimmung von humanen Gewebeparametern wie die Sauerstoffs¨attigung, der H¨amoglobingehalt, die Perfusion und die mittlere Blutflussgeschwindigkeit spielt in verschiedenen medizinischen Gebieten eine wichtige Rolle. Zur simultanen Bestimmung dieser Parameter wurde ein neues Messverfahren entwickelt, basierend auf der Frequency-Domain Spektroskopie und der dynamischen Streulicht-Spektroskopie. Dieses Verfahren erlaubt die Bestimmung der Parameter auch bei kompakter Messgeometrie und kann daher auch bei minimal-invasiven Eingriffen eingesetzt werden. Es werden Messungen an Gewebephantomen und erste in vivo Messungen der Gewebeparameter an menschlicher Haut vorgestellt. Q 322.9 Mi 18:30 HS 22/108 Gepulste holgraphische Gesichtsprofilvermessung — •Dominik M. Giel1,2 , Jens Bongartz1,2 und Peter Hering1,2 — 1 Fortschungszentrum caesar, Bonn — 2 Institut f¨ ur Lasermedizin, Universit¨at D¨ usseldorf Wir stellen einen holographischen Aufbau zur Vermessung von lebenden biologischen Objekten vor. Durch den Einsatz gepulster, zeitlich koh¨arenter Laserstrahlung ist eine pr¨azise und schnelle r¨aumliche Aufzeichung mit einer Datenrate in der Gr¨oßenordnung von Teravoxeln pro Sekunde bei einem großen Aufzeichnungsvolumen von mehreren Kubikmetern m¨oglich. Die Hologramme werden in einem zweiten Schritt optisch ausgelesen und digitalisiert, wobei die hohe Intensit¨atsdynamik erm¨oglicht, daß auch stark reflektierende Objekte (metallische Gegenst¨ande, Augenoberfl¨ache) erfaßt werden k¨onnen. Wir texturieren die topometrischen Datens¨atze mit Hilfe von paralell aufgezeichneten konventionellen Digitalphotos und erhalten so photorealistische Computermodelle. In der medizinischen Anwendung lassen sich mit dieser Technik hochpr¨azise Weichgewebemodelle erstellen, die zusammen mit computertomographischen Datens¨atzen zur Operationsplanung und Simulation - zum Beispiel in der plastischen Gesichtschirurgie - verwendet werden k¨onnen.

Q 322.8 Mi 18:15 HS 22/108 Messung von Gewebeparametern mittels Frequency-Domainund dynamischer Streulicht-Spektroskopie — •Jens Osterholz1 , Stefan Willmann1 , Albert Terenji1 , Hans Joachim ur Lasermedizin, Schwarzmaier2 und Peter Hering1 — 1 Institut f¨ Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ usseldorf — 2 Stabsstelle Medizintechnologie, Klinikum Krefeld

Q 323 Quanteneffekte II Zeit: Mittwoch 16:30–18:15 Q 323.1 Mi 16:30 HS 01/E02 Quantum technology of non-classical light — •Alexander Lvovsky1 und J¨ urgen Mlynek2 — 1 Fachbereich Physik, Universit¨at Konstanz, 78457 Konstanz — 2 Humboldt-Universit¨at zu Berlin, D 10099 Berlin We report on our progress with experiments on synthesis and quantum tomography characterization of highly non-classical states of the light field. Based on our previous work on quantum tomography of the single-photon state we demonstrate how various modifications of the experimental setup lead to an extensive set of new, formerly uninvestigated quantum states of light. This includes displaced Fock states, photonadded states, Schroedinger cat states and many others. These experiments have an ultimate goal of developing a technology of generating arbitrary single-mode quantum-optical states. Among our further aims is applying the prepared single-mode states to implementing quantum teleportation and an elementary quantum gate along the lines of a recent linear-optical quantum computation proposal. Q 323.2 Mi 16:45 HS 01/E02 Nichtklassische 2-Photonen Interferenzen koh¨ arent angeregter Atome — •J. von Zanthier1 , G. S. Agarwal2 , C. Skornia1 und H. Walther1 — 1 MPI f¨ ur Quantenoptik und Sektion Physik der LMU M¨ unchen, D-85748 Garching — 2 Physical Research Laboratory, Ahmedabad-380 009, India In einer dem Young’schen Doppelschlitz analogen Anordnung [1] zeigten wir k¨ urzlich die Existenz von 2-Photonen-Korrelationen in der Strahlung zweier koh¨arent angeregter Atome [2]. Die 2Photonen-Korrelationsfunktion zeigt f¨ ur dieses System eine r¨aumliche Interferenzstruktur, die nicht klassisch zu erkl¨aren ist. Eine Konsequenz

Raum: HS 01/E02 dieses Verhaltens ist, dass die Atome gebunchtes und anti-gebunchtes Licht in unterschiedliche Raumrichtungen emittieren. In Erweiterung dieses Models untersuchen wir das Verhalten der 2-Photonen-Korrelation f¨ ur den Fall ausbleibender Interferenz in der 1-Photonen-Korrelation, wie z.B. bei polarisationsselektiver Detektion oder stark s¨attigender Anregung. Es zeigt sich, dass die Interferenz in der 2-Photonen-Korrelation auch in diesem Fall erhalten bleibt, mit einem Kontrast, der bis zu 100 % betragen kann. [1] U. Eichmann et al., Phys. Rev. Lett. 70, 2359 (1993). [2] C. Skornia et al., Phys. Rev. A 64, 063801. Q 323.3 Mi 17:00 HS 01/E02 Simplified Calculation of the Intensity Correlation Function of Systems with Bright and Dark Periods and Application to Cooperative Effects — •Dirk Seidel and Gerhard C. Hegerfeldt — Institut f¨ ur Theoretische Physik, Bunsenstr. 9, 37073 G¨ottingen, Germany It is known, that driven quantum systems with metastable states can show macroscopic dark periods in their fluorescence. Therefore a fluorescence trajectory of one or two trapped atoms can be understood as a telegraph process. We have used this property to approximately determine the intensity correlation function (ICF) of such systems in closed form. We illustrate our approach by the example of two dipole-dipole interacting three level atoms with V scheme, which is of great interest for the investigation of cooperative effects. We can show that cooperative effects have a less important influence on the ICF compared to the mean duration of bright and dark periods. In addition, our simple approach can be used to obtain parameters like Einstein coefficients and the duration of bright and dark

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periods from measured ICFs. Q 323.4 Mi 17:15 HS 01/E02 Schmale Komponente im Resonanzfluoreszenzspektrum mit einem monochromatischen treibenden Laserfeld — •J¨ org Evers und Christoph H. Keitel — Theoretische Quantendynamik, Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Freiburg, Hermann-Herder-Str. 3, D-79104 Freiburg im Breisgau Wir beschreiben das Resonanzfluoreszenzspektrum eines atomaren Systems mit drei Energieniveaus, bei dem zwei der Niveaus durch ein einzelnes monochromatisches Laserfeld gekoppelt sind. Untersucht wird dabei der Einfluß des dritten Niveaus, das nur durch inkoh¨arente Zerf¨alle mit den lasergetriebenen Niveaus wechselwirkt. Bei geeignet gew¨ahlten Parametern enth¨alt das Resonanzfluoreszenzspektrum eine schmale spektrale Komponente bei der Frequenz des treibenden Laserfeldes, die im Spektrum eines getriebenen Zweiniveausystems nicht auftritt. Wir beschreiben die Komponente numerisch und analytisch. Die physikalische Ursache f¨ ur das Auftreten der schmalen Komponente erkl¨aren wir mit Hilfe eines “random telegraph” - und eines Federmodells. Mit diesen Ergebnissen erl¨autern wir den Zusammenhang zwischen einem k¨ urzlich publizierten Experiment [1], einem mit zwei Laserfeldern getriebenen Dreiniveausystem in V-Konfiguration [2], und dem von uns betrachteten System [3]. [1] V. B¨ uhner, C. Tamm, Phys. Rev. A 61, 061801 (R) (2000) [2] G.C. Hegerfeld, M.B. Plenio, Phys. Rev. A 52, 3333 (1995) [3] J. Evers, C.H. Keitel, Phys. Rev. A im Druck Q 323.5 Mi 17:30 HS 01/E02 State reduction in resonance fluorescence with spectral resolution — •Vyacheslav Shatokhin for the A. Buchleitner collaboration and the S. Ya. Kilin collaboration — MPI f¨ ur Physik komplexer Systeme, N¨othnitzer Str. 38, D-01187 Dresden, Germany — Institute of Physics of NASB, Fr. Skaryna ave. 70, 220072 Minsk, Belarus The problem of a reduced atomic state in resonance fluorescence is revisited by considering the state of the atom following detection of a photon passed through an interference filter. Due to the energy-time uncertainty relation, any detected photon has been emitted at a random time in the past. As a consequence, the reduced atomic state in the narrowband case can be defined only as the average state, unlike the broadband detection case when emission instants may be easily recovered from instants of detection. Two properties of the reduced atomic state amenable to experimental verification are discussed. First, for fixed filter bandwidth, and regardless of the frequency of the detected photon, the Bloch vector of the reduced state lies in a hemisphere y ≥ 0, on a disc obtained by a cut of the Bloch sphere defined by a plane orthogonal to the y-z plane. Another property emerges in the limit of well-separated spectral lines of the

resonance fluorescence spectrum. In that case, inversion of the average atomic state may be observed, as a consequence of quantum interference between spontaneous transitions between the dressed states of the atom. Q 323.6 Mi 17:45 HS 01/E02 KORRELATION VON PHASENRAUSCHEN DURCH ELEKTROMAGNETISCH INDUZIERTE TRANSPARENZ — •Arno Huss, Roland Lammegger und Laurentius Windholz — Institut f¨ ur Experimentalphysik, Technische Universit¨at Graz, Petersgasse 16, 8010 Graz Der Quanteninterferenzeffekt der elektromagnetisch induzierten Transparenz (EIT) bewirkt unter Einhaltung der Zwei-Photonenresonanz durch optisches Pumpen der atomaren Population in einen Superpositionsdunkelzustand eine Erh¨ohung der Transmission resonanter Laserstrahlung in einem Medium. Dabei werden nichtresonante Frequenzkomponenten zweier u ¨ blicherweise in Form eines Lambda-Systems ¨ angeordneten Uberg¨ ange ausgefiltert. Es wird experimentell gezeigt, daß das statistische Phasenrauschen zweier Laserstrahlen im Zuge der Transmission durch ein mit EIT pr¨apariertes Medium korreliert wird. Die mit heterodyner Spektroskopie gewonnenen Resultate f¨ ur offene als ¨ auch geschlossene Lambda-Systeme zeigen eine gute Ubereinstimmung mit theoretischen Voraussagen [1]. [1] M. Fleischhauer, Phys. Rev. Lett. 72, 989 (1994); M. Fleischhauer, T. Richter, Phys. Rev. A 51, 2430 (1995). Q 323.7 Mi 18:00 HS 01/E02 A quantum optical test of complementarity with single photons — •Christoph Braig, Patrick Zarda, Christian Kurtsiefer, and Harald Weinfurter — Universit¨at M¨ unchen, Sektion Physik, Schellingstr. 4 (III), 80799 Muenchen We demonstrate the principle of complementarity in quantum mechanics with true single photon states. In our scheme, single photons are provided by isolated, optically pumped nitrogen-va- cancy centers in diamond, which can be easily adressed by con- focal microscopy. The single photon character is proved by an elementary Hanbury-Brown-Twiss experiment, which yields almost perfect photon antibunching apart from small back- ground contributions. This measurement shows that a single photon will only be detected in one of the two arms when the setup is extended to a Mach-Zehnder interferometer. In contrast, if we dispense this “which path”-information, we get interference fringes with a visibility of about 96 %. Furthermore, by measuring the correlation function g (2) (τ ) at the exits of the interferometer, the single-photon character of the interfering light is demonstrated. However, it is impossible to observe both photon path and interference fringes with the same experimental configuration. In this way, our experiment clearly illustrates the wave-particle duality of light.

Q 411 Fallen und K¨ uhlung I Zeit: Donnerstag 14:00–16:00 Q 411.1 Do 14:00 HS 22/B01 Einzelne Atome - eiskalt serviert — •Stefan Kuhr, Wolfgang Alt, Dominik Schrader, Igor Dotsenko, Yevhen Miroshnyschenko, Victor Gomer und Dieter Meschede — Institut f¨ ur Angewandte Physik, Wegelerstr. 8, D-53115 Bonn Einzelne Atome in einer Stehwellen-Dipolfalle k¨onnen durch Variation der Frequenz einer der beiden Laserstrahlen mit sub-Mikrometer Genauigkeit transportiert werden [1]. Eine vollst¨andige Charakterisierung dieses optischen F¨orderbandes“ ist erforderlich, um die externen Frei” heitsgrade des Atoms perfekt zu kontrollieren. In unserem Experiment erreichen wir eine maximale Transportdistanz von ca. 15 mm und Beschleunigungen von bis zu 105 m/s2 [2]. Die Limitierungen, insbesondere die auftretenden Heizeffekte, werden diskutiert. Zustandsselektive Pr¨aparation und Detektion der Atome in der Dipolfalle erlauben es, auch die inneren Freiheitsgrade des Atoms zu kontrollieren. Hierzu wurde die Lichtverschiebung der atomaren Niveaus mittels Laserspektroskopie in der Dipolfalle experimentell untersucht. Um das Atom noch besser zu lokalisieren, soll es mit Hilfe der RamanSeitenband-K¨ uhlung in den Vibrationsgrundzustand der Potentialt¨opfe gek¨ uhlt werden. Mit den gleichen Raman¨ uberg¨angen ließen sich ebenso ¨ koh¨arente Uberlagerungen von Vibrations- und Hyperfeinzust¨anden erzeugen. Endg¨ ultiges Ziel ist es, mit Hilfe des F¨orderbandes zwei Atome

Raum: HS 22/B01 in einem Resonator ultrahoher Finesse zu positionieren. [1] S. Kuhr et al., Science 293, 278 (2001) [2] D. Schrader et al., Appl. Phys. http://dx.doi.org/10.1007/ s003400100722

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(2001),

Q 411.2 Do 14:15 HS 22/B01 RF-induced Sisyphus cooling in an optical dipole trap — •Stephan D¨ urr, Kurt W. Miller, and Carl E. Wieman — JILA, NIST, and University of Colorado, Boulder, CO, 80309-0440, USA We store 87Rb atoms in a circularly polarized far-off-resonance trap (FORT). The circular polarization of the trapping laser light induces a splitting of the Zeeman states of the trapped atoms. Detuning the FORT light a few nanometers from the atomic resonance, the residual scattering of the FORT photons optically pumps almost all the atoms to a stretched Zeeman state [1]. We cool the atoms by forcing them to undergo so-called Sisyphus cycles. Such a cycle starts with a radio-frequency (RF) induced transition to other Zeeman states. Unlike a magnetic trap, a FORT is able to trap all Zeeman states. Therefore atoms transferred by the RF are not ejected from the trap. Instead, they lose energy by rolling uphill

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in the other trapping potentials. Eventually, the FORT photon scattering repumps the atoms into the stretched state, thus closing a Sisyphus cooling cycle. We have obtained substantial cooling and increase in phase space density. Ref.[1] K. Corwin et al., Phys. Rev. Lett. 83, 1311 (1999).

Q 411.6 Do 15:15 HS 22/B01 Untersuchung optischer Mikrofallen an Oberfl¨ achen — •David Rychtarik, Markus Hammes, Hanns-Christoph N¨ agerl und Rudi Grimm — Institut f¨ ur Experimentalphysik, Universit¨at Innsbruck, ¨ A-6020 Innsbruck, Osterreich

Q 411.3 Do 14:30 HS 22/B01 Experimente mit kalten Rubidiumatomen in einer tiefen, stark lokalisierenden Dipolfalle — •Matthias Schulz1 , Herbert Creurgen Eschner1 paz1 , Michael Chwalla1 , Matthias Cumme2 , J¨ und Rainer Blatt1 — 1 Institut f¨ ur Experimentalphysik, Technikerur angewandte Physik, Maxstraße 25, A-6020 Innsbruck — 2 Institut f¨ Wien-Platz 1, D-07743 Jena Atome aus einem kalten 87Rb-Atomstrahl werden in einer magnetooptischen Falle gesammelt, gek¨ uhlt und in eine r¨aumlich u ¨berlagerte Dipolfalle aus fokussiertem Licht eines Ti:Sa-Lasers transferiert. F¨ ur blauverstimmte Dipolfallen werden dazu Gaußstrahlen mittels mikrofabrizierter Phasenobjekte mit hoher Effizienz in Hohlstrahlen (¨ahnlich TEM01∗ ) umgewandelt. Das Fallenpotential ist so tief, dass Atome auch bei Temperaturen nahe der Dopplerk¨ uhlgrenze gefangen sind. Sie k¨onnen daher nahresonant beleuchtet und mit einem Photomultiplier nachgewiesen werden. Die radialen Vibrationsfrequenzen der gespeicherten Atome u ¨bersteigen deutlich die R¨ uckstoßfrequenz, so dass bei harmonischer Potentialform die Voraussetzungen f¨ ur die Anwendung von Raman-SeitenbandK¨ uhlverfahren und koh¨arente Manipulation der Bewegung erf¨ ullt sind. ¨ Dazu steht ein Diodenlaserpaar zur Verf¨ ugung, das auf die Ubergangsfrequenz 5S1/2 ,F=1 – 5S1/2 , F=2 (6,83GHz) phasenstabilisiert ist. ¨ Die Lichtverschiebung des Ubergangs 5S1/2 – 5P3/2 aufgrund der Dipolfalle wird untersucht. F¨ ur geeignete Verstimmung des Dipollichts sind die Atome sowohl im Grund- als auch im angeregten Zustand in Potentialen gleicher Tiefe gefangen.

In einer optischen Mikrofalle k¨onnen wir auf der Oberfl¨ache eines Quarzglasprismas ∼ 105 Cs-Atome in einem Volumen von ca. (50 µm)3 bei Peakdichten von 3 × 1012 cm−3 und Temperaturen von wenigen µK fangen. Dabei erfolgt der vertikale Einschluss durch Gravitation und eine repulsive evaneszente Welle. Horizontal werden die Atome durch einen stark fokussierten Nd:YAG-Laserstrahl gehalten (waist 50 µm), der senkrecht durch die Oberfl¨ache tritt. Das Laden dieses vollst¨andig konservativen Potentials geschieht durch elastische St¨oße aus einem Reservoir, das durch unsere gravito-optische Oberfl¨achenfalle (GOST) nach optischer und evaporativer Vork¨ uhlung [1] bereitgestellt wird. Dabei wird ¨ahnlich wie in der in [2] demonstrierten dimple trap“ eine lokale Erh¨ohung der ” Orts- und Phasenraumdichte um mehr als eine Gr¨oßenordnung gemessen. Nach Laden der Mikrofalle und Unterbrechung des thermischen Kontakts zum Reservoir beobachten wir wegen der hohen Stoßrate eine schnelle evaporative K¨ uhlung auf der Zeitskala von wenigen 100 ms. [1] M. Hammes et al., J. Mod. Opt. 47, 2755, (2000). [2] D. M. Stamper-Kurn et al., Phys. Rev. Lett. 81, 2194, (1998).

Q 411.4 Do 14:45 HS 22/B01 Ein Gitter aus Rydbergatomen — •Thomas Pattard und Jan Michael Rost — MPI f¨ ur Physik komplexer Systeme, N¨othnitzer Str. 38, 01187 Dresden In den letzten Jahren hat die M¨oglichkeit, atomare und molekulare Gase in Fallen zu speichern und bis in den Nanokelvin–Bereich hinein zu k¨ uhlen, zu einer F¨ ulle an spektakul¨aren Experimenten und “neuer Physik” gef¨ uhrt. Als zwei von mehreren interessanten Teilaspekten haben sich dabei die M¨oglichkeit, Atome in optischen Gittern anzuordnen einerseits, sowie Experimente mit ultrakalten hochangeregten Rydbergatomen andererseits herauskristallisiert, die jeweils f¨ ur sich genommen bereits reichhaltige Physik bieten. In diesem Beitrag schlagen wir vor, diese beiden Aspekte zu kombinieren und eine Gitterstruktur aus Rydbergatomen (“Rydbergmaterie”) zu untersuchen. Dabei werden wir m¨ogliche Wege zur experimentellen Realisierung ebenso diskutieren wie ein einfaches Modell eines solchen “Festk¨orpers”, das erste Absch¨atzungen u ¨ber die Lebensdauer eines solchen Zustandes zul¨asst. Das Projekt wird im Rahmen des SPP 1116 von der DFG gef¨ordert. Q 411.5 Do 15:00 HS 22/B01 erste Levitierte C¨ asium-Atome in einer CO2-Laser-Falle: Schritte zu BEC von C¨ asium — •Jens Herbig, Tino Weber, Michael Mark, Hanns-Christoph N¨ agerl und Rudi Grimm — Institut f¨ ur Experimentalphysik, Universit¨at Innsbruck, A-6020 Innsbruck In einem neuen Fallenkonzept werden C¨asium-Atome in einer Dipolfalle gefangen, die durch zwei gekreuzte CO2-Laserstrahlen (je 100W) erzeugt wird. Die resultierende optische Falle ist großvolumig (∼1mm3 ), aber an sich zu schwach, um die Atome gegen die Schwerkraft zu halten. Mit einem magnetischen Gradientenfeld wird daher gezielt ein Spinzustand levitiert. Da alle anderen Zust¨ande nicht gefangen werden, ist es so m¨oglich, mittels Radiofrequenz-Evaporation weiter zu k¨ uhlen. Die Streul¨ange von Cs variiert um Gr¨oßenordnungen mit der lokalen Magnetfeldst¨arke, die wir in diesem Aufbau frei w¨ahlen k¨onnen. So kann ein Quantengas mit weit abstimmbarer Wechselwirkung realisiert werden. Wir pr¨asentieren erste Ergebnisse, bei denen ca. 108 Atome in einer MOT gefangen, unter 10µK gek¨ uhlt und magnetisch levitiert werden. Neben Messungen zu Transfereffizienz, Speicherzeit und Heizrate in der CO2 -Falle werden die weiteren Schritte zum BEC dargestellt.

Q 411.7 Do 15:30 HS 22/B01 Chrom-Atome in einer Ioffe-Pritchard-Falle — •Thomas Binhammer, Piet Schmidt, Sven Hensler, J¨ org Werner, Axel Griesmaier, Axel G¨ orlitz und Tilman Pfau — 5. Physikalisches Institut, Universit¨at Stuttgart, Pfaffenwaldring 57, 70569 Stuttgart Chrom ist aufgrund seines grossen Dipolmoments von 6 uB und der damit verbundenen starken magnetischen Dipol–Dipol–Wechselwirkung ein interessantes Element f¨ ur die Bose-Einstein-Kondensation. Ein λ–Niveausystem erm¨oglicht ein kontinuierliches Laden einer Quadrupol– Magnetfalle aus der magneto-optischen Falle (MOT)[1]. Dazu werden Atome optisch in ein vom MOT-Licht entkoppeltes, metastabiles Niveau gepumpt und dort vom MOT-Magnetfeld gehalten. Alternativ zur Standard-MOT-Konfiguration mit 3D-Quadrupol-Magnetfeld kann in unserem Schema auch direkt in eine flache Ioffe-Pritchard-Falle (IP) geladen werden. Dabei werden die Atome in einer 2D-MOT mit axialer Molasse abgek¨ uhlt und im metastabilen Zustand akkumuliert. Dort werden die Atome im Magnetfeld einer IP-Falle vom Kleeblatt-Typ gefangen. Dieses Feld besteht aus einem radialen 2D-Quadrupol, der f¨ ur den Betrieb der 2D-MOT ben¨otigt wird, und einem schwachen Kr¨ ummungsfeld in axialer Richtung. Die anschliessende Kompression der Falle erm¨oglicht Experimente zu den bislang gr¨osstenteils unbekannten Stosseigenschaften von Chrom. Wir pr¨asentieren Daten zur erreichbaren Atomzahl, Dichte und Temperatur in dieser Falle sowie erste Ergebnisse zur Evaporation. [1] J. Stuhler et al., Phys. Rev. A, 64, 031405 (2001) Q 411.8 Do 15:45 HS 22/B01 Messungen zur nat¨ urlichen Lebensdauer, Stoßwechselwirkung und K¨ uhlung ultrakalter metastabiler Neonatome — •Martin Zinner, Peter Spoden, Tobias Kraemer, Gerhard Birkl und Wolfgang Ertmer — Institut f¨ ur Quantenoptik, Universit¨at Hannover, Welfengarten 1, 30167 Hannover Das Verst¨andnis der Wechselwirkungen ultrakalter Atome wird durch experimentelle Studien nicht-alkalischer Systeme erheblich vertieft. Aufgrund ihrer inneren Struktur und hohen Anregungsenergie spielen metastabile Edelgasatome hierbei eine wichtige Rolle. Ziel unserer Arbeiten ist es, das Verhalten ultrakalter metastabiler Neonatome detailliert zu untersuchen, Ensembles hoher Phasenraumdichte und, sofern physikalisch m¨oglich, ein Bose-Einstein-Kondensat zu erzeugen. Dabei m¨ ussen die atomphysikalischen Parameter der Lebensdauer des metastabilen Zustandes, die elastische Zwei-K¨orper-Stoßrate und die Raten inelastischer Zwei- und Drei-K¨orper-Prozesse experimentell bestimmt werden - hierbei ist die Penning-Ionisation der dominante Verlustprozess. ¨ Uber Messungen zur Lebensdauer des metastabilen Zustandes, zur Rate der Penning-Ionisation in einer MOT und zum Verhalten des Ensembles in einer Magnetfalle wird berichtet. Gef¨ordert im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms Wechselwir” kung in ultrakalten Atom- und Molek¨ ulgasen“.

Quantenoptik

Donnerstag

Q 412 Geo600 Zeit: Donnerstag 14:00–16:00

Raum: HS 22/108

Fachvortrag

Q 412.1 Do 14:00 HS 22/108 Der Gravitationswellendetektor GEO600 — •B. Willke f¨ ur die GEO600 Kollaboration — Institut f¨ ur Atom- und Molek¨ ulphysik Universit¨at Hannover, Max-Planck-Institut f¨ ur Gravitationsphysik - Teilinstitut Hannover, Callinstr. 38, 30167 Hannover Der Aufbau und die Inbetriebnahme der ersten laserinterferometrischen Gravitationswellendetektoren ist nahezu abgeschlossen. F¨ ur Ende 2002 ist der Beginn der ersten Beobachtungsperiode vorgesehen. In diesem Beitrag wird am Beispiel des deutsch-britischen Gravitationswellendetektors GEO 600, der nahe Hannover aufgebaut wurde, das Meßprinzip der Detektoren erl¨autert. Anschließend wird an ersten Messungen der Stand der Installation dargestellt und auf die n¨otigen Optimierungsschritte eingegangen, die zum Erreichen der angestrebten Empfindlichkeit notwendig sind.

Q 412.2 Do 14:30 HS 22/108 Die erste monolithische Aufh¨ angung der Welt: Realisierung einer Spiegelaufh¨ angung mit einer mechanischen G¨ ute von ur den Gravitationswellendetektor GEO 600 — Q 107 f¨ uck1,2, Gianpietro Cagnoli3 , •Stefan Goßler1 , Harald L¨ David Crooks3 , Sheila Rowan4,3 , James Hough3 , Karsten Danzmann1,2 und das GEO Team1,2,3,4 — 1 Universit¨at Hannover, Institut f¨ ur Atom- und Molek¨ ulphysik, Callinstr. 38 — 2 Max-Planck Institut f¨ ur Gravitationsphysik, Teilinstitut Hannover, Callinstr. 38 — 3 University of Glasgow, Institute for Gravitational Research, G12 8QQ Glasgow, Scotland — 4 Stanford University, Ginzton Lab, California 94035, USA √ Um die angestrebte Empfindlichkeit von 10−21 m/ Hz erreichen zu k¨onnen, m¨ ussen alle optischen Komponenten von GEO 600 um viele Gr¨ossenordnungen von der Seismik entkoppelt werden. Die Interferometeroptik wurde deshalb an dreifach kaskadierten Pendeln aufgeh¨angt. Hierbei m¨ ussen h¨ochste G¨ uten realisiert werden, da das thermisch induzierte Positionsrauschen invers mit der mechanischen Schwingungsg¨ ute skaliert (Fluktuations-Dissipations Theorem). Die bisher bei GEO 600 installierten ‘herk¨ommlichen’ Aufh¨angungen an Stahldr¨ahten weisen G¨ uten nahe den theoretisch erreichbaren Maximalwerten, von ute zu erzielen, 5 · 105 − 106 auf. Um eine noch h¨ohere Schwingungsg¨ wurden zun¨achst zwei Interferometerspiegel (Fused Silica, je 5,6 kg) monolithisch aufgeh¨angt, indem sie unter Verwendung neuer Verfahren wie dem ‘silicate bonding’ mit je vier Fasern (Fused Silica, je 300 µm Durchmesser) monolithisch mit ihren mittleren Pendelmassen (ebenfalls Fused Silica, 5,6 kg) verbunden wurden. Q 412.3 Do 14:45 HS 22/108 Datenerfassung und Charakterisierung des Gravitationswellendetektors GEO600 — •Karsten K¨ otter1,2 und das GEO600 ur Atom- und Molek¨ ulphysik, Abteilung Spektroteam1,2 — 1 Institut f¨ ur Graskopie, Callinstr. 38, 30167 Hannover — 2 Max-Planck-Institut f¨ vitationsphysik, Albert-Einstein-Institut, Callinstr. 38, 30167 Hannover Das Datenerfassungssystem des Gravitationswellendetektors GEO600 zeichnet mittlerweile die ersten Daten auf. Es werden sowohl Daten der Subsysteme des Detektors (Mode Cleaner, Interferometer, ...) als auch Daten von Umgebungssensoren aufgezeichnet, die ¨außere Einfl¨ usse auf den Detektor protokollieren (Ersch¨ utterungen, Luftdruckschwankungen, Magnetfelder, ...). Aufbau und Funktionsweise des Datenerfassungssystems werden erkl¨art. Das Verhalten der optischen Systeme des Detektors wurde studiert sowie Empfindlichkeitsgrenzen auf Grund ¨außerer St¨orein-

fl¨ usse untersucht. Q 412.4 Do 15:00 HS 22/108 Thermisches Rauschen eines Pendelspiegels — •Volker Leonhardt1 , Luciano Ribichini2 , Benno Willke1,2 , Harald L¨ uck1,2 1,2 1 und Karsten Danzmann — Institut f¨ ur Atom- und Molek¨ ulphysik, ur GraviUniversit¨at Hannover, Callinstr. 38 — 2 Max-Planck Institut f¨ tationsphysik, Albert Einstein Institut, Teilinstitut Hannover, Callinstr. 38 Thermisches Rauschen ist eine der fundamentalen Rauschquellen in interferometrischen L¨angenmessungen und kann somit die Empfindlichkeit der derzeit im Aufbau befindlichen Gravitationswellendetektoren limitieren. Um dieses Rauschen zu analysieren messen wir interferometrisch die L¨angen¨anderung eines Fabry-Perot Resonators, dessen Spiegel zur besseren seismischen Isolation als mehrfach Pendel aufgeh¨angt sind. Bislang √ wurde eine Empfindlichkeit von 10−15 m/ Hz bei 100 Hz erreicht. Q 412.5 Do 15:15 HS 22/108 GEO 600 - Interferometersimulationen zum Dual Recycling — •Michaela Malec1,2, Andreas Freise1 , Benno Willke3,1 und ur AtomKarsten Danzmann3,1 — 1 Universit¨at Hannover, Institut f¨ und Molek¨ ulphysik, Abteilung Spektroskopie, Callinstr. 38, 30167 Hannover — 2 European Graduate College, Interference and Quantum Applications, Universit¨at Hannover, Fachbereich Physik, Welfengarten 1, ur Gravitationsphysik, Teilin30167 Hannover — 3 Max-Planck-Institut f¨ stitut Hannover, Callinstr. 38, 30167 Hannover Der Gravitationswellendetektor GEO 600 in Ruthe bei Hannover ist das bislang einzige Projekt seiner Art, das auf einem Michelson Interferometer (MI) mit Dual Recycling basiert. Obwohl dieses Konzept bereits am 30-m-Prototyp-Interferometer in ¨ Garching erfolgreich getestet wurde, ist die Ubertragung der Methode auf das große Interferometer von GEO 600 durchaus komplex. Die stark u ¨berh¨ohte Lichtleistung (> 5 kW) im MI erzeugt z.B. thermische Linsen in durchstrahlten Objekten, die die Resonanzeigenschaften der Recycling Resonatoren ver¨andern. Auf der Suche nach geeigneten Modulationsfrequenzen f¨ ur die Stabilisierung des MI m¨ ussen die Abh¨angigkeiten aller Parameter untersucht werden. Im Vortrag sollen Simulationen hierzu sowie die zugrundeliegenden physikalischen Modelle vorgestellt werden.

Gruppenbericht

Q 412.6 Do 15:30 HS 22/108 Tests of Relativity using cryogenic optical resonators — Holger M¨ uller1 , Sven Herrmann1 , Claus Braxmaier1 , •Stephan Schiller2 , and Achim Peters1 — 1 FB Physik, Univ. Konstanz, 78457 usseldorf, 40225 Konstanz — 2 Inst. f. Experimentalphysik, Univ. D¨ D¨ usseldorf In the framework of the unification of all forces of nature, significant efforts are made to test the fundamental principles underlying today’s theories, in particular the Einstein Equivalence Principle (EEP). Within the EEP, tests of Special Relativity (Michelson-Morley-Test, KennedyThorndike-Test) and of Local Position Invariance can be perfomed using ultrastable resonators, where the light’s round-trip time serves as a measure of the speed of light or as clock period. We discuss the results of experiments using sapphire cryogenic optical resonators [1], in particular a Michelson-Morley test using two resonators whose orientation varies due to the earth’s rotation. [1] C. Braxmaier et al., Phys. Rev. Lett. (2001), to appear

Q 413 Quanteneffekte III Zeit: Donnerstag 14:00–15:45 Q 413.1 Do 14:00 HS 01/E02 Atomic transits through higher-order cavity modes — •T. Puppe, T. Fischer, P. Maunz, PWH. Pinkse und G. Rempe — MaxPlanck-Institut f¨ ur Quantenoptik, 85748 Garching In the strong-coupling limit a single atom can strongly influence the light transmitted through a high-finesse cavity [1]. For appropriately chosen parameters a measurement of the cavity transmittance can be

Raum: HS 01/E02 used to obtain information on the position of the atom. A cylindrically symmetric TEM00 mode will allow one to derive the radial distance to the center of the mode only. More position information can be obtained from the higher-order transverse modes due to their transversal structure. For quasi-degenerate sets of higher-order modes the coupling to an atom will break the symmetry leading to an characteristic output pattern [2]. However, mirror imperfections lift the degeneracy of the higher-order transverse modes of a single manifold. The resulting splitting can be ex-

Quantenoptik ploited to obtain position information by switching the laser frequency rapidly between different modes and monitoring the respective transmittances. First experimental results are reported. The capability of this scheme is analyzed using simulated trajectories. Assuming a Poissonian distribution of transmitted photons we derive a probability distribution pattern for the position of the atom in the transversal plane. [1] C.J. Hood, T.W. Lynn, A.C. Doherty, A.S. Parkins, and H.J. Kimble Science 287, 1447-1453 (2000); P.W.H. Pinkse, T. Fischer, P. Maunz, and G. Rempe, Nature 404, 365-368 (2000). [2] P. Horak, H. Ritsch, T. Fischer, P. Maunz, T. Puppe, P.W.H. Pinkse, and G. Rempe, Phys. Rev. Lett. (in press). Q 413.2 Do 14:15 HS 01/E02 Active feedback on a single atom — •P. Maunz, T. Fischer, T. Puppe, PWH. Pinkse, and G. Rempe — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, 85748 Garching The principle of feedback has been used to stabilise a variety of systems against perturbations from the environment. The application of feedback on the motion of a single neutral atom requires a position measurement with high spatial resolution and a large temporal bandwidth. This can be achieved using a high-finesse cavity. In the experiment presented here the strong coupling between the atom and the light field leads to a dependence of the cavity transmittance on the position of the atom. The forces exerted by this light field [1] allow one to catch an atom by switching the intensity to a higher value when a strongly coupled atom is detected in the cavity [2]. This catching technique is now extended to continuous feedback, applied while the stored atom moves inside the cavity. By decreasing the light-intensity when the atom resides near the trap centre we suppress heating of the atom. Despite severe limitations from detection noise, the random character of the atomic motion and the shallow optical potential, the feedback extends the time the atom spends in the cavity. [1] P. M¨ unstermann, T. Fischer, P. Maunz, P.W.H. Pinkse, and G. Rempe, Phys. Rev. Lett. 82, 3791-3794 (1999). [2] C.J. Hood, T.W. Lynn, A.C. Doherty, A.S. Parkins, and H.J. Kimble Science 287, 1447-1453 (2000); P.W.H. Pinkse, T. Fischer, P. Maunz, and G. Rempe, Nature 404, 365-368 (2000). Q 413.3 Do 14:30 HS 01/E02 Radiation of a dipole in a nanoscopic environment — •Lavinia Rogobete1 , Vahid Sandoghdar1 , and Carsten Henkel2 — 1 Laboratorium fuer Physikalische Chemie ETH, CH-8093 Zuerich — 2 Institut fuer Physik, Universitaet Potsdam, D-14469 Potsdam Optical properties of nanoscopic systems are of current interest. In this paper we examine the fluorescence of an atomic dipole in a 2D dielectric particle of subwavelength dimensions. Our approach consists of solving Maxwell equations with polarization sources using surface integral equations. We simulate the field and intensity distributions as well as the total emitted power for a dipole source of an arbitrary orientation and position in a dielectric particle of various size and geometry. We show that for dielectric particles much smaller than the wavelength, the fluorescence lifetime becomes independent of the shape of the object. Our numerical results are in excellent agreement with the analytical calculation for the case of an emitting source situated at the center of a cylindrical object. Q 413.4 Do 14:45 HS 01/E02 Interferometric signatures of single molecules — Taras Plakhhotnik and •Taras Plakhhotnik — Physical Chemistry Laboratory, ETH-Zurich, 8093 Zurich, Switzerland We built an interferometer where one of the two slits of a classical Young’s setup is replaced by a single molecule (SM) embedded in a solid matrix and show that an excellent signal-to-noise ratio can be achieved in a straightforward way. This enabled us to measure directly the first order coherence of the SM emission, which at high excitation powers proves to be split in coherent and incoherent parts. We demonstrate an order of magnitude higher precision in axial localization of SMs in comparison with that of confocal microscopy. These experiments open a possibility for SM holography. Detection of single molecules with low luminescence quantum yields could be another application of this technique. References [1] T. Plakhotnik and V. Palm, Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 183602.

Donnerstag Q 413.5 Do 15:00 HS 01/E02 Towards controlled coupling between a high-Q whisperinggallery mode and a single nanoparticle — •Stephan G¨ otzinger1 , Vahid Sandoghdar2 , and Oliver Benson1 — 1 HumboldtUniversit¨at zu Berlin, Institut f¨ ur Physik, 10117 Berlin, Germany — 2 Laboratorium f¨ ur physikalische Chemie, ETH Z¨ urich, 8093 Z¨ urich, Switzerland High-Q whispering-gallery modes (WGM) combined with single nanoparticles are promising candidates for controlled cavity-QED experiments or the realization of a single quantum emitter laser. In the experimental realization of such an experiment, it is very important to precisely control the coupling in order to achieve optimal coupling efficiency without degrading the Q-factor. We use in our experiment techniques common in Scanning Near-field Optical Microscopy to place a fiber tip in the evanescent field of a silica microsphere at a distance of approx. 10 nm to the sphere surface. This allows us to scan the sphere surface at constant height for mode identification and to place the fiber tip at any postion of the evanescent field of the WGM at will. In a first step we investigated the influence of fiber tips with different diameters on the Q-factor of a fundamental WGM. We found that with an 80 nm tip placed in the intensity maximum of the mode it is possible to maintain a Q-factor as high as 108 . Then we studied the coupling of active material. In order to do this we coated a microsphere with CdSe/ZnS nanocrystals and measured their photoluminescence spectrum. A strong modulation of the emission spectrum was observed which demonstrates the coupling of the nanocrystals to the WGMs. Q 413.6 Do 15:15 HS 01/E02 Quantenoptik in Halbleiter-Heterostrukturen — •W. Hoyer1 , M. Kira2 und S. W. Koch1 — 1 Fachbereich Physik, PhilippsUniversit¨at Marburg, 35032 Marburg — 2 Department of Physics, Royal Institute of Technology, SCFAB, S-10691 Stockholm, Sweden In Halbleitern f¨ uhrt die attraktive Wechselwirkung zwischen Elektronen und L¨ochern (fehlende Elektronen im Valenzband) zu wasserstoffartigen Paarzust¨anden. Diese gebundenen Paare (Exzitonen) liegen energetisch unterhalb der fundamentalen Bandl¨ ucke und sind in vielen Experimenten dominant. Im Gegensatz zu verd¨ unnten atomaren Gasen ist im Halbleiter die Wechselwirkung der Elektronen und L¨ocher untereinander nicht zu vernachl¨assigen und eine entsprechende Theorie muß sowohl die Quantennatur des Lichtfeldes als auch die Vielteilcheneffekte des Halbleiters voll ber¨ ucksichtigen. Wir haben daher in den letzten Jahren eine Theorie entwickelt, bei der Erwartungswerte von relevanten und experimentell direkt meßbaren Korrelationen berechnet werden. Es stellt sich heraus, daß die Photolumineszenz fundamental andersartig ist als von Atomen her bekannt. Allein die Kopplung an die Vakuumfluktuationen sorgt f¨ ur eine Nichtgleichgewichtsverteilung der Exzitonen, von denen sich nun die meisten in dunklen Zust¨anden befinden[1]. Dieselbe Theorie sagt Squeezing voraus[2] und best¨atigt die Existenz verschr¨ankter Zust¨ande zwischen Ladungstr¨agern und Photonen[3]. [1] M. Kira, W. Hoyer, T. Stroucken, S.W. Koch, Phys. Rev. Lett. 87, 176401 (2001) [2] M. Kira, F. Jahnke, S.W. Koch, Phys. Rev. Lett. 82, 3544 (1999) [3] C. Ell et al., Phys. Rev. Lett. 85, 5392 (2000) Q 413.7 Do 15:30 HS 01/E02 Attosecond entanglement of protons in condensed matter at ambient conditions - Neutron Compton scattering results — •C. A. C.-Dreismann1 , T. Abdul-Redah1,2 , E. B. Karlsson3 , and J. Mayers2 — 1Inst. f. Chemie, TU Berlin, Sekr: ER1, D-10623 Berlin — 2 ISIS Neutron Facility, R.A.L., Oxfordshire OX11 0QX, U.K. — 3 Dept. Physics, Uppsala Univ., S-75121 Uppsala, Sweden Quantum entangled states between two or more particles are experimentally realizable in cases where the particles are extremely well isolated from the environment. However, our work [1a] demonstrated for the first time that QE may be measurable even in condensed matter at ambient conditions, if a very fast scattering technique is applied. Due to their small mass, protons are particularly suitable for the study of this quantum effect. Our experiments using neutron Compton scattering (NCS) were performed with the eVS instrument of the ISIS spallation source. Here we report striking NCS results from a wide variety of systems: H2 O and D2O, organic liquids (C6 H6 , C6 D6), polymers (Hand D-polystyrene), amphiphiles (E1C4 ) and different metallic hydrides (Nb-, Pd-, and Y-hydrides). The NCS results reveal that, in the subfemtosecond time scale, the measured total cross-section density of the protons is anomalously reduced by up to 30%. The characteristic time of

Quantenoptik

Donnerstag

the effect is ca. 0.1 − 1 · 10−15 s. The effect is of considerable importance for many physical and chemical processes.

[1] (a) C. A. Chatzidimitriou-Dreismann et al., Phys. Rev. Lett. 79, 2839 (1997); (b) J. Am. Chem. Soc. 123, 11945 (2001).

Q 424 Femtosekundenspektroskopie VI: Kristalle und Nanopartikel (gemeinsam mit FV MO) Zeit: Donnerstag 16:30–17:30

Raum: HS 15/E07

Q 424.1 Do 16:30 HS 15/E07 Femtosecond laser-induced surface structures on ionic crystals — •Florenta Costache, Matthias Henyk, and J¨ urgen Reif — BTU-Cottbus, LS Experimentalphysik II, Universit¨atsplatz 3-4, 03044 Cottbus, Deutschland After the ablation of ionic crystals with femtosecond laser pulses, the crater morphology was examined ex-situ by optical, scanning electron and atomic force microscopes. In BaF2 and CaF2, at moderate laser intensities and several thousand laser shots periodic surface structures (ripples) occurred at the crater bottom. A ripple pattern with a period of 600-1200 nm was found parallel to the beam polarization and dependent on the laser intensity. A second finer pattern was observed running perpendicular on the first one with a period of about 200-300 nm. The structure period was insensitive to the angle of incidence variation. The ripple development was investigated by increasing the number of shots, corresponding to an increase in the structure modulation depth. Tof mass spectrometer measurements performed during the structure creation showed in all cases a strong emission of fast ions. The fact that the surface is electrostatically decomposed by Coulomb explosion calls into question thermal effects as the origin of the ripples. Furthermore, the influence of interference patterns on the ablated spot and the dynamics of the surface relaxation were investigated by a twobeam experiment. We conclude that the crater morphology suggests self-organization mechanisms for the surface relaxation upon ablation. Q 424.2 Do 16:45 HS 15/E07 Elektron-Loch Dynamik in Quantum Dot Quantum Well Nanopartikeln CdS/HgS/CdS — •Markus Braun1,2 , Mona Mohamed1 , Stephan Link1 , Clemens Burda1 und Mostafa A. ElSayed1 — 1 School for Chemistry and Biochemistry, Georgia Institute of ur BioMolekulare Optik, Technology, Atlanta GA, USA — 2 Lehrstuhl f¨ LMU M¨ unchen, Oettingenstr. 67, 80538 M¨ unchen An Halbleiter Nanopartikeln beobachtet man eine gr¨oßenabh¨angige Verschiebung der elektronischen Zust¨ande aufgrund des Quantum Confinement Effekts, wenn die Partikelgr¨oße im Bereich des exzitonischen Radius liegt. Es ist durch quasi-epitaktische Synthese dieser Nanopartikel nun m¨oglich zwiebelartige Schichtstrukturen unterschiedlicher Halbleitermaterialen im Nanometerbereich in L¨osung herzustellen, sogenannte Quantum Dot Quantum Wells (QDQW). Wir zeigen cw- und fszeitaufgel¨oste Absorptions- und Fluoreszensspektren verschiedener QDQWs im Sichtbaren und IR Spektralbereich und vergleichen die gemesse¨ nen spektralen Lagen und Raten der exzitonischen Uberg¨ ange mit theo-

retischen Modellen. Q 424.3 Do 17:00 HS 15/E07 Pikosekundenlaserstudien des nichtlinearen Absorptionsverhaltens von F2− Farbzentren in LiF Kristallen — •Oliver Lammel1 , Alfons Penzkofer1 und Taiju Tsuboi2 — 1 Institut II - Experimentelle und Angewandte Physik, Universit¨at Regensburg, Universit¨atsstrasse 31, D-93053 Regensburg — 2 Faculty of Engineering, Kyoto Sangyo University, Kamigamo, Kita-ku, Kyoto 603-8555, Japan Das Absorptionsverhalten von F2− Farbzentren in LiF Kristallen infolge der Einzelimpulsanregung mit einem phasengekoppelten NdGlaslasersystem (Wellenl¨ange 1054 nm, Pulsdauer 6 ps) wird studiert. Die Farbzentrendichte, der Grundzustandsabsorptionswirkungsquerschnitt und der Absorptionswirkungsquerschnitt des ersten angeregten Zustands werden ermittelt durch Fittung der experimentellen Transmissionswerte mit numerischen Simulationsrechnungen. Bei hohen Pumplaserenergiedichten (> 1Jcm−2 ) wird eine Reduzierung der Ausbleichung der Pumplaserabsorption beobachtet, welche durch Zweiphotonengrundzustandsabsorption anderer Farbzentren (insbesondere vom N1 -Band der F4 -Farbzentren) im untersuchten Kristall bewirkt wird. Q 424.4 Do 17:15 HS 15/E07 Zeitaufgel¨ oste Untersuchungen der laserinduzierten Deformation von Silber-Nanopartikeln mit breitbandigen Femtosekunden-Impulsen — •Gerhard Seifert, Jens Lange, Alexander Podlipensky, Klaus-J¨ urgen Berg und Heinrich Graener — Fachbereich Physik, Martin-Luther-Universit¨at Halle-Wittenberg, 06099 Halle(Saale) Bestrahlt man metallische Nanopartikel in Dielektrika mit ultrakurzen Laserimpulsen geeigneter Intensit¨at und einer Wellenl¨ange in der N¨ahe der Resonanz der Oberfl¨achenplasmonen der Partikel, so kann man diese ohne die Matrix zu besch¨adigen dauerhaft deformieren. Bei den von uns untersuchten Silber-Nanopartikeln in Glasmatrix entstehen im Falle linearer Polarisation der anregenden Laserimpulse (λ = 400nm, tp = 130f s) nicht-sph¨arische Nanopartikel mit bevorzugter Ausrichtung, deren modifizierte Plasmonenbanden makroskopischen Dichroismus bewirken; hier wie auch bei Verwendung zirkularer Polarisation bildet sich zus¨atzlich eine Zone kleiner Partikel um das Zentralteilchen herum. Wir untersuchen die ultraschnelle Dynamik der zugrunde liegenden, auf einer Zeitskala von Femto- bis zu einigen Nanosekunden ablaufenden Prozesse mit Pump-Probe-Spektroskopie, seit kurzem auch unter Verwendung breitbandiger (”supercontinuum probe”) Impulse, deren erste Ergebnisse in diesem Beitrag vorgestellt und diskutiert werden.

Q 431 Poster: Quanteneffekte Zeit: Donnerstag 16:30–18:30 Q 431.1 Do 16:30 Schloss Photoluminescence of single quantum emitters — •Thomas Aichele and Oliver Benson — Humboldt-Universit¨at zu Berlin, Institut f¨ ur Physik, Hausvogteiplatz 5-7, 10117 Berlin, Germany In the last years there has been an increasing interest in the realization of single photon light sources [1]. First experiments used fluorescing single quantum emitters, such as quantum dots, nanocrystals and nitrogenvacancy colour centres in diamond, which reveal non-classical effects like discrete spectra and photon-antibunching. Our experiment aims at increasing the light extraction efficiency from single photon light sources and at manipulating single quantum emitters with high spatial resolution. In a first step we started an experiment where we collect photoluminescence light from various single quantum emitters. The setup is a scanning confocal microscope, where the samples are mounted in a liquid helium flow-cryostat. The temperature can be changed from 4 K to room temperature. The fluorescence light is col-

Raum: Schloss lected and sent either into a spectrometer or to avalanche photo diodes, forming a Hanbury Brown-Twiss interferometer. We will present first results, including fluorescence spectra and time correlation measurements. Furthermore we will present a future experiment, where single quantum emitters can be observed using a scanning near-field optical microscope in a liquid helium flow-cryostat. [1] P. Michler and C. Becher, Phys. Bl. 9/2001, p. 55, and references therein Q 431.2 Do 16:30 Schloss Erzeugung von polarisations-gequetschtem Licht mit ultrakurzen Pulsen in Glasfasern — •Tobias Gaber, Joel Heersink, Friedrich K¨ onig, Chris tine Silberhorn, Natalia Korolkova und Gerd Leuchs — Zentrum f¨ ur moderne Optik, Universit¨at Erlangen-N¨ urnberg, Staudtstr. 7/B2, 91058 Erlangen Im Rahmen der Quantentheorie kann der Polarisationszustand des Lichtes mithilfe der Stokes-Operatoren beschrieben werden. In Analo-

Quantenoptik gie zu quadratur-gequetschtem Licht, weisen polarisations-gequetschte Zust¨ande eine reduzierte Quantenunsch¨arfe in mindestens einem StokesOperator auf [1]. Dar¨ uberhinaus k¨onnen alle Stokes-Operatoren in direkter Detektion gemessen werden, so dass die Verwendung eines Lokaloszillatorfeldes vermieden werden kann. Wir berichten u ¨ber ein effizientes Schema zur Erzeugung polarisations-gequetschten Lichtes aus zwei orthogonal polarisierten, amplituden-gequetschten, hellen Strahlen unter Verwendung eines nichtlinearen, faseroptischen Interferometers (DoppelNOLM) und ultra-kurzer Pulse. Der Aufbau ist auf maximale Flexibilit¨at in den NOLM Parametern (Faser, Teilungsverh¨altnis) ausgelegt und kommt ohne eine Signalauskopplung f¨ ur die n¨otige Phasen- und Leistungsstabilisierung nach dem Interferometer aus. Die Stabilisierung erfolgt mittels eines Faraday-Spiegels vor dem NOLM. Somit birgt unser Konzept das Potential, eine stabile Quelle nichtklassischen Lichtes zu werden. [1] N. Korolkova, G. Leuchs, R. Loudon, T.C. Ralph, Ch. Silberhorn, Polarization squeezing and continuous-variable polarization entanglement, Phys. Rev. A, im Druck. Q 431.3 Do 16:30 Schloss Pulsformung zur Optimierung der Rauschreduktion durch ein Faser-Sagnac Interferometer — •K. Sponsel1 , M. Meissner1 , N. ur OpKorolkova1 , A. Sizmann2 und G. Leuchs1 — 1 Lehrstuhl f¨ tik, Friedrich Alexander Universit¨at, 91058 Erlangen — 2 Innovance Networks, Canada Bei der Optimierung eines nichtlinearen Faser-Sagnac Interferometers bez¨ uglich der Unterdr¨ uckung von klassischem- bzw. Quantenrauschen wurden in bisherigen Experimenten und Simulationen die Parameter des Interferometers, namentlich die Faserl¨ange und der Fasertyp (Dispersion und Nichtlinearit¨at der Faser) sowie das Teilungsverh¨altniss des Sagnac Interferometers analysiert. Wir untersuchen einen weiteren freien Parameter f¨ ur die Optimierung, die Form der verwendeten Pulse. Die Form der in das Interferometer eingekoppelten Pulse wird dabei mit einem Pulsformer, bestehend aus zwei Gittern und einer Amplituden- und Phasenmaske, modelliert. Phasen- und Amplitudenmaske werden iterativ mit Hilfe einer R¨ uckkopplung auf maximale Rauschreduktion optimiert. Q 431.4 Do 16:30 Schloss Anomal dispersive transparente Medien — •A. Wicht1 , R.H. Rinkleff2 , A. Rocco1, S. Molella1 und K. Danzmann1,2 — 1 MPI f¨ ur Gravitationsphysik, Albert-Einstein-Institut, Außenstelle Hanur Atom- und Monover, Callinstr. 38, D-30167 Hannover — 2 Institut f¨ lek¨ ulphysik, Universit¨at Hannover, Callinstr. 39, D-30167 Hannover Ergebnisse experimenteller und theoretischer Untersuchungen zur Realisierung anomal dispersiver transparenter Medien werden vorgestellt. Solche Medien sind z.B. im Zusammenhang mit breitbandigen optischen Resonatoren hoher G¨ ute [1] oder superluminaler Pulspropagation [2] interessant. Experimentell wurde ein stark getriebenes Zwei-Niveau System im Kalzium (bei λ=423nm) untersucht. Dazu wurden Dispersion und Absorption mit einem Verfahren bestimmt, das auf einer Kombination aus MachZehnder Interferometer und Frequenz-Modulations-Spekroskopie beruht [3]. Damit konnte gezeigt werden, dass anomal dispersive transparente Medien realisierbar sind. Weiterhin vergleichen wir verschiedene atomare Systeme im Hinblick auf ihre Eignung zur Realisierung solcher Medien. Daf¨ ur werden das getriebene Zwei-Niveau System, das Λ-f¨ormige DreiNiveau System und das doppel-Λ-f¨ormige Vier-Niveau System theoretisch untersucht. Die Rechnungen zum getriebenen Zwei-Niveau System ¨ stehen in guter Ubereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. [1] A. Wicht et al., Optics Commun. 134, 431 (1997) [2] A. Dogariu et al., PRA 63, 053806 (2001) [3] A. Wicht et al., Appl. Phys. B 70, 821 (2000) Q 431.5 Do 16:30 Schloss Quantentheorie langsamen Lichtes in ruhenden und bewegten Medien und Quantenspeicher f¨ ur Photonen — •Claudia Mewes und Michael Fleischhauer — FB Physik, Univ. Kaiserslautern Es wird ein Quasiteilchenbild der Pulspropagation quantisierten Lichtes in ruhenden und bewegten Medien mit elektromagnetisch induzierter Transparenz mit r¨aumlich bzw. zeitlich ver¨anderlicher Gruppengeschwindigkeit vorgestellt. Es werden Wellengleichungen 2ter Ordnung f¨ ur die Quasiteilchen abgeleitet, die im Gegensatz zu [1] Reflexion beinhalten. ¨ M¨oglichkeiten und Grenzen verschiedener Vorschl¨age zum Anhalten” von Lichtpulsen und deren Einsatz f¨ ur die Realisierung von Quantenspeicher

Donnerstag von Photonen werden analysiert. Anhand analytischer und numerischer ¨ Untersuchungen wird gezeigt, daß ein Anhalten” von Photonenwellenpaketen (bzw. ein vollst¨andiger Transfer einer elektromagnetischen auf eine station¨are atomare Anregung) sowohl in ruhenden als auch in bewegten Medien nur mit einer dynamischen Variation der Gruppengeschwindigkeit [1] m¨oglich ist. Mit Hilfe des Quasiteilchenbildes wird der Einfluß verschiedener Dekoh¨arenzprozesse auf die G¨ ute eines Quantenspeichers f¨ ur Photonen basierend auf diesem Verfahren diskutiert. [1] M. Fleischhauer, M.D. Lukin, Phys.Rev.Lett.84 (2000) 5094 Q 431.6 Do 16:30 Schloss Zeitabh¨ angige Suszeptibilit¨ at lasergetriebener MehrniveauSysteme — •Martin Haas und Christoph H. Keitel — Theoretische Quantendynamik, Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨at Freiburg, Hermann-Herder-Str. 3, D-79104 Freiburg im Breisgau Wir betrachten im Dichtematrixmodell das zeitabh¨angige Verhalten ¨ der Suszeptibilit¨at des probe-Ubergangs in Mehrniveau-Systemen [1]. Besonderes Augenmerk wird gelegt auf das 3-Niveau V-System, das mit einem zeitlich variierbaren Laserfeld auf dem zweiten dipolerlaub¨ ten Ubergang getrieben wird. In einer numerischen Betrachtung untersuchen wir den Fall ¨ahnlich ¨ großer Rabifrequenzen auf probe- und pump-Ubergang und vergleichen mit dem Fall, in dem das probe-Feld klein gegen das pump-Feld ist. Diese Eigenschaften sind von Interesse in neueren Untersuchungen zur Gruppengeschwindigkeit von Licht in lasergetriebenen Medien [2,3]. [1] M. O. Scully, M. S. Zubairy, Quantum Optics, Chapter 7 [2] L. V. Hau, S. E. Harris, Z. Dutton, C. H. Behroozi, Nature (London) 397, 594 (1999) [3] M. Fleischhauer, M. D. Lukin, Phys. Rev. Lett. 84, 5094 (2000) Q 431.7 Do 16:30 Schloss Dynamik in Quantennetzwerken mit permutationssymmetrischer Wechselwirkung — •Harry Schmidt und G¨ unter Mahler — Institut f¨ ur Theoretische Physik 1, Universit¨at Stuttgart, Pfaffenwaldring 57, 70550 Stuttgart Wir untersuchen die dynamischen Eigenschaften von Quantennetzwerken mit vollst¨andig permutationssymmetrischer Zweiteilchenwechselwir kung, beschrieben durch Ensembleoperatoren vom Typ µ 1ns ) beobachtet. Die erhaltenen experimentellen Ergebnisse werden mit Hilfe entsprechender theoretischer Arbeiten interpretiert sowie mit der Dynamik von angeregten Na(NH3)n Clustern verglichen. Q 434.10 Do 17:30 Schloss Quantum effects in a molecular oscillator strongly coupled to a bath: I2 in Kr solids — •Markus G¨ uhr1 , Matias Bargheer1 , Peter Dietrich2 , and Nikolaus Schwentner1 — 1 Experimentalphysik FU-Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin — 2 803-1000 Castle Hill Cres., Ottawa ON, K2C 3L7, Canada The I2 molecule isolated in Kr solids is a realization of an anharmonic oscillator strongly coupled to a bath of Kr atoms. We derive the vibration frequency ωe , anharmonicity ωe xe and energy dissipation dE/dt by femtosecond pump-probe spectroscopy of wave packet dynamics. The strong coupling leads to energy losses of up to 30 vibrational quanta in one collision. Nevertheless vibrational coherences survive for 20 periods. Wave packets can be focused after several oscillations by chirped pulse excitation and even rephasing of an initially prepared wavepacket is observed after 10 ps. Conventionally, strong system-bath coupling is thought of as a severe source of decoherence. However, ultrafast collisions can prepare vibrationally coherent wavepackets that are not excited directly with a laser pulse, if the geometry and timing of the inelastic scattering events are well defined. Trajectory calculations were successfully applied to simulate the early wave packet dynamics. After several periods a new oscillational pattern with approximately half vibrational frequency and an interesting dependence on the probe window is observed in the spectra. We analyze the data with respect to interference effects beyond the classical limit. Q 434.11 Do 17:30 Schloss Molecular dissociation of metal carbonyls by mid IR femtosecond pulses — Lars Windhorn, Thomas Witte, Jake Yeston, Detlev Proch, Marcus Motzkus, Karl-Ludwig Kompa, Werner Fuss, •Lars Windhorn, Thom as Witte, Jake Yeston, Detlev Proch, Marcus Motzkus, and Karl-Ludwig Kompa — Max-Planck-Institut fuer Quantenoptik, D-85748 Garching, Germany By focusing an MIR femtosecond laser in a small glass cell containing gas-phase metal carbonyls, the resonant infrared multiphoton dissociation of molecules with femtosecond laser pulses was observed. Cr(CO)6, Mo(CO)6, W(CO)6, and Fe(CO)5 could easily be dissociated, which requires an excitation to at least v = 7 or 8 of the CO stretch vibration. After irradiation with 150 fs pulses at 5000 nm the metal carbonyl practically disappears in favor of free CO, as detected by the IR spectrum. The dissociation probability is independent of repetition rate and a steep function of the radiation energy density. No dissociation is observed with wavelengths out of resonance. By comparing the power dependence of the total conversion with a model, we can infer that only few vibrational degrees of freedom are involved in the excitation process. Q 434.12 Do 17:30 Schloss Non-Resonant anti-Stokes Raman Scattering detected after Ultrafast Internal Conversion — •Qingrui An, Wolfgang Zinth, and Peter Gilch — Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen, Oettingenstr. 67, D-80538 M¨ unchen Excited vibrational modes of polyatomic molecules hold informations on the reaction pathway of preceding ultrafast processes like internal conversion or photochemistry. In principle, an ideal tool to monitor excited vibrations is anti-Stokes Raman scattering. Due to the weakness of Raman cross sections these experiments are usually performed under res-

Quantenoptik onance conditions. Here we demonstrate the feasibility of non-resonant anti-Stokes scattering after ultrafast internal conversion. In this experiment para-nitroaniline (pNA) which undergoes internal conversion in a few 100 fs was electronically excited by a blue ∼ 150 fs laser pulse. The excitation of the symmetric stretch mode of the NO2 group of pNA at 1315 cm−1 was monitored via anti-Stokes scattering induced by a suitable delayed probe pulse. This anti-Stokes signal rises with the decay of the excited state of pNA. At its maximum (∼ 0.8 ps) a pronounced shift to lower wavenumbers of ∼ 40 cm−1 with respect to the Stokes position of the mode is observed. This shift relaxes in ∼ 1 ps. The overall decay of the vibrational excitation is somewhat slower, of the order of 3 ps. Possible mechanisms for this huge shift are discussed. Q 434.13 Do 17:30 Schloss Prim¨ arreaktionen des Sehens von Archae-Bakterien — •Tobias Schrader1 , Ingo Lutz1 , A. Sieg1 , A. A. Wegener2 , M. Engelhard2 , I. Boche3 , M. Otsuka3 , D. Oesterhelt3 , J. Wachtveitl4 und W. Zinth1 — 1 Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen, Oettingenstrasse 67, 80538 M¨ unchen — 2 Max-Planck-Institut f¨ ur Molekulare Physiologie, Otto-Hahn-Strasse 11, 44227 Dortmund — 3 Max-Planck-Institut f¨ ur Biochemie, am Klopferspitz 18a, 82152 Marur Physikalische und Theoretische Chemie der Unitinsried — 4 Institut f¨ versit¨at Frankfurt, Marie-Curie-Strasse 11, 60439 Frankfurt am Main Sensorrhodopsine steuern Archae-Bakterien weg von sch¨adlicher UVStrahlung hin zu Bereichen mit photosynthetisch aktivem gelben Licht. Diese Lichtsensoren sind Retinalproteine, bei denen eine Photoisomerisation des Farbstoffs Retinal einen Reaktionszyklus startet. Die vorgestellten Untersuchungen zeigen, dass an beiden Sensorrhodopsintypen SR I und SR II ultraschnelle Reaktionen im Zeitbereich zwischen 100 fs und 50 ps ablaufen. In diesen Prim¨arreaktionen triggert das absorbierte Photon zuerst extrem schnelle (ca 100 fs) Molek¨ ulbewegungen im elektronisch angeregten Zustand des Retinals. Danach erfolgt der etwas langsamere ¨ aber immer noch ultraschnelle Ubergang in das erste Grundzustandsprodukt (400fs bei SR II und 4ps/33ps bei SR I). Bei dieser Reaktion treten erhebliche Unterschiede zwischen den beiden Sensorrhodopsinen auf, die auf die unterschiedliche Ladungsverteilung im Protein zur¨ uckgef¨ uhrt werden.

Donnerstag The correct long-time dynamics and especially approaching of the thermal equilibrium are achieved by an exact treatment of the intercenter coupling in the system-bath interaction [2]. This is done in the basis of eigenstates of the vibronic Hamiltonian. The equation of motion for the reduced density matrix is solved numerically by means of a stochastic wave function algorithm designed for unraveling equations which do not have Lindblad structure. [1] S. A. Kovalenko, N. Eilers-K¨onig, T. A. Senyushkina, and N. P. Ernsting, J. Phys. Chem. A 105, 4834 (2001). [2] U. Kleinekath¨ofer, I. Kondov, and M. Schreiber, Chem. Phys. 268, 121 (2001). Q 434.16 Do 17:30 Schloss Optimierung der spektralen Phase eines TeraWatt-Laserpulses — •Jonas Burghoff, Heinrich Schwoerer, Gregor Stobrawa und Roland Sauerbrey — Institut f¨ ur Optik und Quantenelektronik, Universit¨at Jena TeraWatt-Laser mit Spitzenintensit¨aten von weit u ¨ ber 1019 W/cm2 werden zum Beispiel in Experimenten zu relativistischer Plasmaphysik und zur Erzeugung h¨ochst intensiver R¨ontgenimpulse mit Photonenenergien bis u ¨ber viele MeV verwendet. Die Wechselwirkung eines ultraintensiven und ultrakurzen Laserpulses mit Materie kann nur verstanden werden, wenn die zeitliche Struktur des Pulses u ¨ber viele Gr¨ossenordnungen der Intensit¨at bekannt ist. Materie wird bereits bei einer Lichtintensit¨at von 1012 W/cm2 eventueller Laservorpulse in ein Plasma verwandelt. Die die Wechselwirkung mit dem intensiven Puls dominierenden Prozesse h¨angen stark von den Eigenschaften dieser Vorplasmen ab. Wir haben die spektrale Phase eines 80 fs, 1 J Laserpulses mit Hilfe eines 612 pixel Phasenmodulators optimiert, der vor allen Verst¨arkerstufen des Lasersystems eingebaut ist. Wir diskutieren die M¨oglichkeiten und Grenzen eines solchen, auch automatisierbaren Verfahrens zur Verbesserung und Vereinfachung eines komplexen Hochintensit¨atslasersystems.

Q 434.14 Do 17:30 Schloss Koh¨ arente Kontrolle der Grundzustandsdynamik in Polydiazetylen — •D. Zeidler1 , S. Frey1 , W. Wohlleben1 , F. Busch2 , T. ur Chen3 , W. Kiefer3 , A. Materny2 und M. Motzkus1 — 1 MPI f¨ Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, D-85748 Garching — 2 School of Engineering and Science, International University Bremen, P.O.Box 750 ur Physikalische Chemie, Universit¨at 561, D-28725 Bremen — 3 Institut f¨ W¨ urzburg, Am Hubland, D-97074 W¨ urzburg Koh¨arente Kontrolle der Grundzustands-Vibrationsdynamik in kristallinem Polydiazetylen wird mit Hilfe von geformten Stokes-Pulsen in einem fs-CARS-Aufbau (femtosecond coherent anti-Stokes Raman scattering) demonstriert[1]. Die spezielle Form dieser Stokes-Pulse, welche eine selektive Anregung der Grundzustandsmoden erreicht, wird in einer r¨ uckgekoppelten Lernschleife bestimmt. Das R¨ uckkoppelungssignal wird dabei aus dem spektral aufgel¨ostem CARS-Signal gewonnen. Es wurde eine hoch selektive Anregung einzelner GrundzustandsNormalmoden bei gleichzeitiger nahezu kompletter Ausl¨oschung aller anderen Moden erreicht. Zus¨atzlich konnte gezeigt werden, dass die relative Phase der Grundzustandsmoden beeinflusst werden konnte. Dies stellt einen ersten Schritt in Richtung gezielter Anregung von linearen Superpositionen von Normalmoden dar. [1] J. Chem. Phys., im Druck

Q 434.17 Do 17:30 Schloss Laserinduzierte Kernreaktionen — •Friederike Ewald, Stefan D¨ usterer, Heinrich Schwoerer und Roland Sauerbrey — Institut f¨ ur Optik und Quantenelektronik, Friedrich-Schiller-Universit¨at Jena, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena Ein ultrakurzer (80 fs) und ultraintensiver (I = 2 · 1019 W/cm2 ) Laserpuls erzeugt, wenn er mit Materie hoher Massenzahl Z wechselwirkt, ein extrem heißes Plasma, in dem Elektronen durch den Laserpuls stark beschleunigt werden. Diese Elektronen erzeugen in der umgebenden Materie u.a. R¨ontgenbremsstrahlung. Die so erzeugten Photonen mit Energien von bis zu mehreren MeV sind Ausgangspunkt f¨ ur photoinduzierte Kernreaktionen an ausgew¨ahlten Elementen, wie z.B. (γ,n)-Prozesse, Kernspaltung und Kernphotoeffekt. Typischerweise besitzen solche Prozesse Schwellenenergien, die genutzt werden k¨onnen, um das Bremsstrahlungsspektrum im Bereich u ¨ ber 1 MeV zu charakterisieren. Als Sekund¨arprozeß k¨onnen durch (γ,n)-Reaktionen oder Photospaltung erzeugte Neutronen Kernumwandlungen (z.B. Neutroneneinfang) in anderen Elementen ausl¨osen. Wir beschreiben einige Experimente zu laserinduzierten Kernreaktionen und diskutieren potentielle Anwendungsm¨oglichkeiten.

Q 434.15 Do 17:30 Schloss Numerical simulation of time-resolved absorption/emission spectra of betaine-30 in solution — •I. Kondov1 , U. ur Kleinekath¨ ofer1,2 , and M. Schreiber1,2 — 1 Institut f¨ Physik, Technische Universit¨at, D-09107 Chemnitz, Germany — 2 International University Bremen, D-28725 Bremen, Germany Applying the Redfield theory the electron back-transfer reaction in betaine-30 in liquid environment can be simulated quantitatively. The new model effectively substitutes the vibronically coupled molecular normal modes as well as the solvent modes by a treatably small set of reaction coordinates. An electron transfer model including two excited states of betaine-30 is considered. The rest of the system is treated as a thermal reservoir. The experimentally detected signal [1] is simulated using the time evolution of the reduced density matrix.

Q 434.18 Do 17:30 Schloss Untersuchungen zur Verwirklichung von kurzwelligen Lasern in laserinduzierten Plasmen — •Michael Born1 , Lothar Koch1, ur Valeri Vorontsov2 und Bernd Wellegehausen1 — 1 Institut f¨ Quantenoptik, Welfengarten 1, Universit¨at Hannover, 30167 Hannover — 2 Institute of Laser Physics, 630090 Novosibirsk Mit Hilfe eines Kurzpuls-Hochleistungslasers (Titan-Saphir, 100fs, 300mJ) werden bei Intensit¨aten von 1016 W cm−2 Plasmen erzeugt, die als Medien f¨ ur kurzwellige Laser dienen. Die Besetzungsinversion erfolgt in der Abk¨ uhl- und Expansionsphase der Plasmen durch Rekombination oder Elektronenstoßanregung. Die Eigenschaften des Startplasmas k¨onnen durch Pumpintensit¨at, Laserpolarisation und durch Vorpulse (Vorplasmen) beeinflußt werden. Es wird u ¨ber Untersuchungen an ¨ Lithiumplasmen (3d → 2p Ubergang in Li2+ bei 72.9 nm) und Sauer¨ stoffplasmen (Ubergang in O 2+ bei 37.4 nm) berichtet.

Quantenoptik Q 434.19 Do 17:30 Schloss Untersuchungen von Polymeren im THz-Frequenzbereich — •Jianxin Zhao und Hermann Harde — Universit¨at der Bundeswehr Hamburg Polare und unpolaren Polymere wurden im Terahertz-Frequenzbereich untersucht. Mit Hilfe der zeitaufgel¨osten THz-Spektroskopie wurde die Dispersion und Absorption u ¨ber einen Spektralbereich von etwa 100 GHz bis u ur Temperaturen von 20-120 C ermittelt. Durch den Ver¨ber 2 THz f¨ gleich mit der Debye-Theorie l¨asst sich ein mittleres Dipolmoment f¨ ur die Monomere, die die Makromolek¨ ule bilden, und die Relaxationskonstante der Dipole ermitteln. Zum Teil beobachtbare Anomalien, die sich bei einigen Materialien als erh¨ohte Absorption bei wachsender Temperatur bemerkbar machen, werden auf die Teilkristallisation der Proben zur¨ uckgef¨ uhrt. Q 434.20 Do 17:30 Schloss Stoßprozesse und (NH3)2 -Dimerenbildung auf einer fs-Zeitskala — •Hermann Harde1 , Jianxin Zhao1 , Marcus Wolff1, Alan Cheville2 und Dan Grischkowsky2 — 1 Universit¨at der Bundeswehr Hamburg — 2 Oklahoma State University Die Absorption und Dispersion von Ammoniak-Gasen im TerahertzFrequenzbereich wurde f¨ ur Temperaturen zwischen 20-120 C und f¨ ur Dr¨ ucke von 100-3000 hPa in einer Gaszelle gemessen. Mit Hilfe der zeitaufgel¨osten Terahertz-Spektroskopie, die sich durch ihre hohe Empfindlichkeit und Dynamik in diesem Spektralbereich besonders auszeichnet, konnte erstmals eine breite Absorption, die sich u ¨ber ca. 1,6 THz erstreckt und dem Inversions-Rotations-Spektrum von Ammoniak u ¨berlagert ist, nachgewiesen werden. Der Ursprung dieser breiten Abuckgef¨ uhrt, die nur sorption wird auf die Bildung von (NH3)2 -Dimeren zur¨ u ¨ber einige hundert Femtosekunden - der Dauer eines Zusammenstoßes von zwei Ammoniak-Molek¨ ulen existieren. Aus detaillierten Untersuchungen zur Inversion von Ammoniakmolek¨ ulen und dem Vergleich mit Rechnungen nach der neuen ”Molecular Response Theory” [1] l¨asst sich f¨ ur die Ausrichtung von Molek¨ ulen zum Feld der THz-Impulse eine Zeitdauer von etwa 100 fs ermitteln. 1. H. Harde, J. Zhao, M. Wolff, R. A. Cheville, D. Grischkowsky, J. Phys. Chem. A 105, 6038-6047 (2001) Q 434.21 Do 17:30 Schloss Ultrakurzpuls-Ti:Saphir-Laser mit 100-kHz Repetitionsrate — atzel1 , W. Stremme2 , F. Grasbon1 , G.G. F. Lindner1 , M.G. Sch¨ Paulus1,2 , A. Dreischuh3,1 und H. Walther1,2 — 1 Max-PlanckInstitut f¨ ur Quantenoptik, 85748 Garching — 2 Ludwig-MaximiliamsUniversit¨at M¨ unchen, 85748 Garching — 3 Universit¨at Sofia, 1164 Sofia, Bulgarien Bei der Weiterentwicklung der mitlerweile standardm¨aßig zur Erzeugung ultrakurzer Pulse verwendeten Ti:Saphir-Laser, wird der Schwerpunkt zumeist auf die beiden Gr¨oßen Pulsl¨ange und –energie gelegt. Bei vielen Experimenten ist man jedoch auch auf eine gute Messstatistik, also auf viele Einzelereignisse angewiesen. Das von uns entwickelte Lasersystem liefert bandbreitenbegrenzte 30fs-Pulse mit Pulsenergien > 6µJ bei einer Repetitionsrate von 100kHz[ 1]. Im Gegensatz zu anderen Systemen werden die Laserpulse vor der Verst¨arkung nicht gestreckt, die Pulsverl¨angerung erfolgt nur durch die Dispersion des regenerativen Verst¨arkers (≈ 105 fs2 ). Nach der Verst¨arkung wird sie in allen Ordnungen durch eine Kombination

Donnerstag aus einem Doppel-Prismen-Kompressor, gechirpten Spiegeln und einem Fl¨ ussigkristallmodulator in einem 4f-Aufbau kompensiert. Erweiterungen des Lasersystems zur Verk¨ urzung der Pulse durch Spektralverbreiterung in einer Hohlfaser sind in Arbeit. [1] IEEE J. of Quantum Electronics, eingereicht Q 434.22 Do 17:30 Schloss Erzeugung ultrakurzer Laserpulse in einem zweistufigen NOPA, durchstimmbar zwischen 450 und 1100 nm — •F. Rutz, P.U. Jepsen und H. Helm — Molek¨ ul- und Optische Physik, AlbertLudwigs-Universit¨at, Freiburg i. Br. Im Einsatz nichtkollinearer optischer parametrischer Verst¨arker (NOPA) zur Erzeugung ultrakurzer Laserpulse wird durch Erzeugung eines Weißlichtkontinuums ein weit durchstimmbarer Frequenzbereich erzielt [1]. Die Dispersion des Weißlichts erm¨oglicht eine zeitliche Selektion der Frequenzkomponenten und damit eine Durchstimmung der Signalwellenl¨ange. Zus¨atzlich dispersive Medien im Weißlichtstahl haben auf Pulsl¨ange und Bandbreite des Signals maßgeblichen Einfluss [2]. W¨ahrend von anderen Gruppen fourierlimitierte Pulsl¨angen von 11 fs mit Bandbreiten von u ¨ber 100 nm erhalten wurden [2], konnten wir Signale mit vergleichsweise schmaler Bandbreite von 12 nm erzeugen, die dann jedoch >30 fs aufwiesen. Desweiteren lassen sich dank des zweistufigen Aufbaus auch Frequenzen verst¨arken, die nicht im Weißlicht enthalten sind. Dabei werden die in der ersten NOPA-Stufe als Nebenprodukt anfallenden, infraroten Idlerphotonen in der zweiten Stufe nachverst¨arkt, wobei sich in unserem Fall die Obergrenze des Wellenl¨angenbereichs von 900 auf 1100 nm steigern ließ. [1] T. Wilhelm, J. Piel, E. Riedle, Opt. Lett. 22, No. 19 (1997) [2] G. Cerullo, M. Nisoli, S. De Silvestri, Appl. Phys. Lett. 71 (25) (1997) Q 434.23 Do 17:30 Schloss Auswirkungen von Strahlrichtungsschwankungen auf die CEO-Phase in modengekoppelten Lasern und KurzpulsVerst¨ arkersystemen — •F.W. Helbing, G. Steinmeyer und U. Keller — Inst. f¨ ur Quantenelektronik, ETH Z¨ urich H¨onggerberg, HPT, CH-8093 Z¨ urich Die relative Phase zwischen Tr¨agerwelle und Einh¨ ullender (CEOPhase) eines Laserpulses ist ein interessanter neuer Parameter in der Femtosekundenoptik. Eine genaue Kontrolle dieses Parameters ist schwierig, insbesondere aufgrund der hohen Empfindlichkeit der CEO-Phase gegen¨ uber St¨oreinfl¨ ussen. Wir haben das CEO-Phasenrauschen eines Lasers mit Prismen-Dispersionskompensation mit einem zweiten prismenlosen Laser verglichen. Dieses Experiment zeigt ein etwa zehnmal st¨arkeres Rauschen des Laser mit Prismen. Wir erkl¨aren diesen Effekt durch Strahlrichtungsschwankungen, die in dem Prismenkompressor eine ¨ Anderung der Dispersion bewirken. Sobald eine Stabilisierung der CEOPhase von Interesse ist, z.B. beim Einsatz in der Frequenzmetrologie, sind daher prismenlose Laser zu bevorzugen. Strahlrichtungschwankungen k¨onnen auch in CPA-Verst¨arkerketten Probleme bereiten. Die hohe Winkeldispersion von Gittern erfordert es, solche Schwankungen im Bereich weniger µrad zu halten. Wir werden M¨oglichkeiten er¨ortern, solche Mechanismen zu eliminieren und CEO-phasensensitive Experimente durchzuf¨ uhren. Dies ist von besonderem Interesse f¨ ur die Wechselwirkung von Pulsen mit wenigen optischen Zyklen mit Materie, z.B. bei der Erzeugung hoher Harmonischer und Attosekundenpulse. [1] F.W.Helbing et al., Appl. Phys. B, accepted for publication

Q 504 Femtosekundenspektroskopie VII: Intensive Laserfelder, Erzeugung hoher Harmonischer (gemeinsam mit FV MO) Zeit: Freitag 11:00–13:00 Q 504.1 Fr 11:00 HS 15/E07 Quantenklassische Modellierung der Wechselwirkung von Molek¨ ulen mit intensiven Laserpulsen — •Burkhard Schmidt — Inst. f¨ ur Mathematik II, Arnimallee 2-6, 14195 Berlin Die Modellierung der Wechselwirkung mittlerer bis grosser Molek¨ ule mithilfe einer quantenklassischen Liouville-Gleichung in FloquetDarstellung wird vorgestellt. Diese Beschreibung kombiniert zwei Ans¨atze: (1) Der quantenklassische Liouville-Ansatz ist f¨ ur Systeme geeignet, bei denen sich die wesentlichen Quanteneffekte auf ein kleines Subsys-

Raum: HS 15/E07 tem beschr¨anken. Insbesondere liefert er einen konsistenten Zugang zur gekoppelten Dynamik eines klassischen und eines quantenmechanischen Subsystems mittels partieller Wignertransformation. (2) Die Dynamik des Quanten-Subsystems wird dabei in der Basis von Floquet-Zust¨anden (”dressed states”) dargestellt, was die Elimination der hochoszillatorischen Tr¨agerfrequenz von Lichtpulsen aus der Bewegungsgleichung erlaubt. Somit k¨onnen auch starke Felder jenseits der St¨orungstheorie beschrieben werden. Ein effizientes und stabiles stochastisches Schema zur numerischen L¨osung wird vorgestellt, das auf der Beschreibung von Dichten und Koh¨arenzen mithilfe von Gauss-Pakten beruht.

Quantenoptik Q 504.2 Fr 11:15 HS 15/E07 Dissociation and Coulomb explosion of H2+ , D2+ and HD + molecˇic ´, Hartmut ular ions in intense laser fields — •Domagoj Pavic Figger, and Theodor W. H¨ ansch — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching At intensities >1014 W/cm2 dissociation of H2+ and its isotopomers is accompanied by ionisation followed by Coulomb repulsion of nuclei. We studied both fragmentation mechanisms using fast beams of the molecular ions generated in DC discharges. This eliminated the influence of the first ionisation step in experiments done on the neutral molecules. The ions in the highly collimated beams were subjected to intensities up to 1015 W/cm2 of 80 fs pulses from a 1 kHz Ti:Sapphire laser system. The neutral and proton fragments from both mechanisms were imaged on a 2-dimensional multichannel plate detector. This gives direct information about both the energy and angular distribution of fragments. The original 3-dimensional momentum distribution was obtained by applying the inverse Abel transformation. Due to the high energy resolution, the fragments from different vibrational levels of H2+ were resolved. In addition to previously reported 1-photon peaks in the dissociation channel, we recently observed fragments coming from vibrational levels v=1-3 via 3-photon bond-softening. The Coulomb explosion energy spectrum showed structure that partly agrees with results from the charge-resonant enhanced ionisation theory (CREI), in particular concerning the ”critical” internuclear separations. The angular distribution in the Coulomb explosion channel was much narrower than in the dissociation channel. Q 504.3 Fr 11:30 HS 15/E07 Hohe Harmonische in orientierten Molek¨ ulen — •Manfred Lein, J.P. Marangos und P.L. Knight — Blackett Laboratory, Imperial College of Science, Technology and Medicine, London SW7 2BW, UK Wir untersuchen die Erzeugung hoher Harmonischer fuer den Fall zweiatomiger Molek¨ ule in starken Laserpulsen. Die Intensit¨at jeder Harmonischen h¨angt vom Winkel zwischen Molek¨ ulachse und Laserpolarisationsachse ab und wird bei einem kritischen Winkel minimal. Bei demselben Winkel findet ein pl¨otzlicher Sprung in der Phase der emittierten Welle statt. Die Berechnung der Ortsabh¨angigkeit von Amplitude und Phase der Harmonischen zeigt, dass die Interferenz zwischen Strahlungsbeitr¨agen verschiedener Regionen im Molek¨ ul f¨ ur die gefundenen Effekte verantwortlich ist. Q 504.4 Fr 11:45 HS 15/E07 Femtosekunden - H¨ ochstfeldlaser erzeugt MeV - Ionenpulse — •Stephan Busch, Sargis Ter Avetisyan, Matthias Schn¨ urer und Peter V. Nickles — Max-Born-Institut, Max-Born-Str.2a, 12489 Berlin Ionen mit MeV-Energien k¨onnen bei der Plasmaerzeugung mit relativistischen Laserintensit¨aten (h¨oher als 1018 W/cm2 ) emittiert werden. Pulse energetischer Teilchenstrahlen eignen sich f¨ ur die Diagnostik von hochdichten und z.B. magnetischen Strukturen in Kurzpulsplasmen, die zur Zeit theoretisch untersucht (2), aber experimentell schwer zug¨anglich sind. Wir stellen erste Ergebnisse einer MeV-Ionenquelle vor, die mit einem 50 fs Ti:Sa - Laser (1) bei einer Pulsleistung von 15 TW in diesen Experimenten erhalten wurden. Als Target dient ein Fl¨ ussigkeitsjet, der es erm¨oglicht bei geringer Targetdebris einen Laserpulsfolgebetrieb zu nutzen. Inwiefern das hier verwendete Target und seine Geometrie, die sich drastisch von bisher verwendeten unterscheiden, die spektrale und r¨aumliche Charakteristik der Ionenstrahlen beeinflusst, ist ein wichtiger Untersuchungspunkt f¨ ur sp¨atere Anwendungsexperimente. 1 M.P. Kalachnikov u.a.: eingereicht bei Laser Physics 2 H. Ruhl : eingereicht bei Phys. Rev. Lett. Q 504.5 Fr 12:00 HS 15/E07 Erzeugung hoher Harmonischer in niedrig ionisierten Plasmen — •Carsten Reinhardt1 , Svend Vagt1 , Boris N. Chichkov2 und ur Quantenoptik, Welfengarten Bernd Wellegehausen1 — 1 Institut f¨ 1, Universit¨at Hannover, 30167 Hannover — 2 Laser Zentrum Hannover e. V., Hollerithallee 8, 30419 Hannover F¨ ur eine effektive Erzeugung hoher Harmonischer m¨ ussen die L¨ange des Mediums, die Absorbtionsl¨ange und die Koh¨arenzl¨ange (Phasenfehlanpassung) geeignet optimiert werden. Die Phasenfehlanpassung l¨asst sich dabei durch die Ionisation des Mediums (Elektronendichte) einstel-

Freitag len. Es werden theoretische Grundlagen und M¨oglichkeiten der Phasenanpassung in niedrig ionisierten Plasmen diskutiert und erste experimentelle Untersuchungen zur Erzeugung von Harmonischen mit hoher Konversionseffizienz in Gasjets und Kapillaren pr¨asentiert. Q 504.6 Fr 12:15 HS 15/E07 Elliptizit¨ atsabh¨ angigkeit der Erzeugung hoher Harmonischer onig1 , M.B. von Atomen und Molek¨ ulen — •A. Flettner1 , J. K¨ 2 1 1 3 uren und G. GerMason , T. Pfeifer , U. Weichmann , R. D¨ urzburg, Am Hubland, ber1 — 1 Physikalisches Institut, Universit¨at W¨ 97074 W¨ urzburg, Germany — 2Imperial College, Blackett Laboratory, Prince Consort Road, London SW7 2BW, UK — 3 Max-Planck Institut f¨ ur Str¨omungsforschung, Bunsenstr. 10, D-37073 G¨ottingen, Germany Wir vergleichen die Erzeugung von hoher Harmonischer Strahlung in einem atomaren und einem zweiatomig molekularen Medium. Im Experiment werden dazu die beiden Gase Ar und N2 untersucht. Da beide Systeme fast identische Ionisationspotentiale und mittlere statische Polarisierbarkeiten besitzen [1], sind sie gut f¨ ur diesen fundamentalen Vergleich geeignet. Es wurde die Elliptizit¨at des erzeugenden 80fs Laserpulses bei 800nm Zentralwellenl¨ange und einer Intensit¨at von 3 × 1014 W/cm2 ver¨andert und die Konversionseffizienz f¨ ur verschiedene harmonische Ordnungen mit einem XUV Spektrometer aufgenommen. Elliptizit¨atsabh¨angigkeit wurde bereits in fr¨ uheren Studien zur Analyse des Erzeugungsprozesses angewandt [2]. Wir beobachten eine durchweg schw¨achere Abh¨angigkeit der Effizienz von der Elliptizit¨at bei N2 im Ver¨ gleich zu Ar in Ubereinstimmung mit Erwartungen, basierend auf dem drei-Stufen-Modell [3]. [1] C. Lyng˚ a et al. J. Phys. B 29, 3293 (1996) [2] K.S. Budil et al. PRA 48, R3437 (1993) [3] P.B. Corkum et al. PRL 71, 1994 (1993) Q 504.7 Fr 12:30 HS 15/E07 Erzeugung Harmonischer im diskreten Spektralbereich des Konversionsmediums — •J¨ org Kutzner, Grigorios Tsilimis und Helmut Zacharias — Physikalisches Institut, Westf¨alische Wilhelms-Universit¨at M¨ unster, Wilhelm-Klemm-Straße 10, 48149 M¨ unster Harmonischen Erzeugung wurde im diskreten Spektralbereich von Xenon im Wellenl¨angenbereich 105 nm - 210 nm untersucht. Es wurden 30 fs kurze Ti:Saphir Laserpulse mit Pulsenergien bis zu 0,2 mJ eingesetzt. Im diskreten Spektralbereich wird der Konversionsprozeß durch die Anwesenheit der atomaren Energieniveaus des Mediums bestimmt. F¨allt die Wellenl¨ange der Harmonischen in einen Bereich, in dem sich atomare Resonanzen befinden, so wird ein effektiver Erzeugungsprozeß auf der kurzwelligen Seite dieser Resonanzen beobachtet. F¨allt die erzeugte Wellenl¨ange energetisch in einen resonanzfreien Bereich, so kann aus der Druckabh¨angigkeit der Konversionseffizienz auf einen Prozeß vergleichbar dem im Kontinuumsbereich (Hohe Harmonische) geschlossen werden. Die Strahlungserzeugung ist nicht auf die Bereiche beschr¨ankt, in denen Harmonische ungerader Ordnung erwartet werden, sondern wird auch außerhalb dieser Bereiche und insbesondere auch f¨ ur gerade Ordnungen beobachtet. Entsprechende Prozesse, die zu dieser Strahlungserzeugung f¨ uhren, werden diskutiert. Q 504.8 Fr 12:45 HS 15/E07 Spektroskopische Untersuchung lasererzeugter harter R¨ ontgenstrahlung — Michael Hagedorn, •J¨ org Kutzner, Grigorios Tsilimis und Helmut Zacharias — Physikalisches Institut, Westf¨alische Wilhelms-Universit¨at M¨ unster, Wilhelm-Klemm-Straße 10, 48149 M¨ unster Die Strahlung eines 1 kHz, 30 fs, 1 mJ Ti:Saphir Lasers wurde auf verschiedene metallische Targets (Al, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Mo, Ta sowie Stahl und Messing) fokussiert und die emittierte R¨ontgenstrahlung im Bereich 2 - 30 keV untersucht. Versuche zur Strahlungserzeugung wurden sowohl an Luft als auch im Vakuum durchgef¨ uhrt. Neben einem breiten Bremsstrahlungsspektrum zeigen die mittelschweren Elemente scharfe KSchalen Linienemission. Durch Variation der experimentellen Parameter kann der Bremsstrahlungsanteil teilweise stark reduziert werden, so dass vorwiegend monochromatische R¨ontgenstrahlung erzeugt wird. Selbst bei relativ geringen Fokusintensit¨aten im Bereich 1013 W/cm2 wird die Erzeugung von harter R¨ontgenstrahlung beobachtet.

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Q 511 Fallen und K¨ uhlung II Zeit: Freitag 14:00–15:45 Q 511.1 Fr 14:00 HS 22/B01 Gleichzeitige Seitenbandk¨ uhlung aller Schwingungsmoden einer Ionenkette — •Dirk Reiß1 , Giovanna Morigi2 und Christof ur Laser-Physik, Universit¨at Hamburg — Wunderlich1 — 1 Institut f¨ 2 Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Garching Sollen N elektrodynamisch gespeicherte Ionen f¨ ur quantenlogische Operationen genutzt werden, so ist die effiziente K¨ uhlung aller Schwingungsmoden notwendig, da die Rabi-Frequenz f¨ ur interne Qubit¨ Uberg¨ ange vom Bewegungszustand aller Moden abh¨angt. Anlegen eines inhom*ogenen Magnetfeldes an die Falle bewirkt die individuelle Verschiebung der internen Qubit-Resonanzen. Durch geeignete Wahl dieses Magnetfeldgradienten k¨onnen die jeweiligen sogenannten roten Seitenb¨ander der n-ten Schwingungsmode des n-ten Ions (n = 1...N) ¨ in Ubereinstimmung miteinander gebracht werden, so dass durch Einstrahlen einer einzigen Frequenz (in Kombination mit einem geeigneten R¨ uckpump-Prozess) alle Moden gleichzeitig gek¨ uhlt werden. Wir untersuchen beispielhaft eine Kette von N = 10 171 Yb+ -Ionen in einer linearen Falle, wo die jeweiligen roten Seitenb¨ander in ein Frequenzintervall von ∆ν ≈ 5kHz durch Anlegen eines Gradienten um 0.5T/m gebracht werden. Wir berechnen K¨ uhlrate und erreichbare Temperatur der einzelnen Eigenmoden. Dieses K¨ uhlschema kann in konventionellen Ionenfallen eingesetzt werden (Laserk¨ uhlung), wie auch in Fallen , die f¨ ur die Spinresonanz mit Mikrowellenstrahlung modifiziert werden [1]. [1] F. Mintert und Chr. Wunderlich, Phys. Rev. Lett 87, 257904 (2001). Ch. Wunderlich in “Laser Physics at the Limit”, Springer Verlag, Heidelberg-Berlin-New York, 2001, S.261-271. Q 511.2 Fr 14:15 HS 22/B01 ¨ Thermisch aktivierte Uberg¨ ange zweier gespeicherter Ba+ Ionen in einem bistabilen Fallenpotential — •K. Abich, D. Reiß, A. Keil, P.E. Toschek, W. Neuhauser und Ch. Wunderlich — Institut f¨ ur Laser-Physik, Universit¨at Hamburg ¨ Thermisch aktivierte Uberg¨ ange zwischen metastabilen Zust¨anden treten in vielen Gebieten der Physik, Chemie und Biologie auf. Schwache periodische Modulation des bistabilen Potentials synchronisiert bei ¨ geeigneter Temperatur die Uberg¨ ange u ¨ber die Potentialbarriere, was als stochastische Resonanz bezeichnet wird. Wir beobachten zeitaufgel¨ost den Positionswechsel zweier 138 Ba+ -Ionen in einem bistabilen Potential in Abh¨angigkeit der Temperatur. Dabei sind die Ionen anhand ihrer verschiedenen elektronischen Zust¨ande unterscheidbar: Eines der Ionen befindet sich in dem nicht fluoreszierenden metastabilen D5/2Zustand. Das die Bewegung der Ionen bestimmende Potential und die H¨ohe der Barriere ∆V ist durch die Fallenfrequenzen ((ωx , ωy , ωz )= (1,003, 1,020, 1,053)×2π MHz) und die Coulombabstoßung gegeben. Mittels Laserk¨ uhlung wird die thermische Energie der Ionen im Bereich von (0,02-0,5) ×∆V mit einer relativen Genauigkeit von 10% eingestellt. ¨ Wir beobachteten eine exponentielle Abh¨angigkeit der Ubergangsrate von der Temperatur sowie eine stochastischen Resonanz. Weiterhin sind die Raten zwischen den beiden Minima asymmetrisch, was auf den Lichtdruck zur¨ uckzuf¨ uhren ist. Q 511.3 Fr 14:30 HS 22/B01 Effiziente 3D Laserk¨ uhlung schneller, gespeicherter Ionenstrahlen in einer 1D optischen Melasse — •U. Eisenbarth1 , S. Hannemann1 , B. Eike1 , M. Grieser1 , R. Grimm2, G. Gwinner1 , S. Karpuk3 , J. Kleinert1 , G. Saathoff1 , U. Schramm4, D. Schwalm1 und M. Weidem¨ uller1 — 1 Max-Planck-Institut f¨ ur Kernphysik, 69029 2 ur Experimentalphysik, Universit¨at Innsbruck, Heidelberg — Institut f¨ ur Physik, Universit¨at Mainz — 4 Sektion Physik, Austria — 3 Institut f¨ Universit¨at M¨ unchen Am Heidelberger Testspeicherring (TSR) werden schnelle 9 Be+ -Ionen (v = 0.04 × c) durch Laserk¨ uhlung zu hohen Phasenraumdichten komprimiert. Die K¨ uhlung muß dabei extremen Heizprozessen entgegenwirken, die haupts¨achlich auf strahlinternen St¨oßen beruhen. Die thermische Energie des gek¨ uhlten Ionenstrahls ist von der gleichen Gr¨oßenordnung wie die wechselseitige Coulombenergie der Ionen, so daß kollektive Effekte bis hin zur Coulomb-Ordnung zu beobachten sind. Wir untersuchen die K¨ uhlung von “coasting beams” in einer eindimensionalen optischen Melasse, die durch zwei gegenl¨aufige Laserstrahlen bei 300 nm bzw. 326 nm gebildet wird. Diese Methode bietet erweiterte Diagnosem¨oglichkeiten

Raum: HS 22/B01 und h¨ohere K¨ uhlraten im Vergleich zur Laserk¨ uhlung von “bunched beams”. Verschiedene Kopplungsmechanismen der r¨aumlichen Freiheitsgrade werden ausgenutzt, um dreidimensionale Strahlk¨ uhlung zu realisieren. Wir pr¨asentieren Messungen zur K¨ uhldynamik, die zusammen mit Simulationsrechnungen zu einem tieferen Verst¨andnis der Eigenschaften kalter, gespeicherter Ionenstrahlen f¨ uhren. Q 511.4 Fr 14:45 HS 22/B01 Strategien zur Erzeugung ultrakalter Molek¨ ule — •Thomas Hornung1 , Sergei Gordienko1 , Regina de Vivie-Riedle1 , Daur Quantenoptik, vid Tannor2 und Boudewijn Verhaar3 — 1 MPI f¨ 85748 Garching, Germany — 2 Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel — 3 Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, The Netherlands Zwei theoretische Ans¨atze zur Herstellung von kalten Molek¨ ulen werden theoretisch studiert. Die Optimal Control Theory (OCT) ist dabei die Methode der Wahl. Die erste M¨oglichkeit interne Freiheitsgrade von Molek¨ ulen zu k¨ uhlen, beruht auf den Rechnungen von Tannor et al. Kernpunkt dieses Vorschlags sind geformte Laserfelder, die in Verbindung mit Dissipation aus einem inkoh¨arenten Zustand einen Koh¨arenten erzeugen. Wir studieren hier speziell die M¨oglichkeiten der Einwirkung auf die Dissipation durch einen optischen Resonator und deren Einfluss auf die K¨ uhlrate. Die zweite M¨oglichkeit beruht auf der Umwandlung eines atomaren Kondensats in ein molekulares Kondensat mit Hilfe von Raman Pulsen. Die STIRAP Pulssequenz wurde mit OCT optimiert, nachdem es gelang die Variationsrechnung f¨ ur die zugrunde liegende Gross-Pitaevskii (GP) Gleichung durchzuf¨ uhren. Um der Dissipation w¨ahrend des Konversionsprozesses in der optimalen Kontrolle gerecht zu werden, musste die GP Gleichung auf Dichtematrizen verallgemeinert werden. Q 511.5 Fr 15:00 HS 22/B01 Sympathetic Cooling with Two Atomic Species in an Optical org Lange1 , Trap — •Marcel Mudrich1 , Stephan Kraft1 , J¨ Kilian Singer1 , Rudi Grimm2 , Allard Mosk1 , and Matthias ur Kernphysik, Heidelberg — Weidem¨ uller1 — 1 Max-Planck-Institut f¨ 2 Institut f¨ ur Experimentalphysik, Universit¨at Innsbruck We simultaneously trap ultracold lithium and cesium atoms in an optical dipole trap formed by the focus of a CO2 laser and study the exchange of thermal energy between the gases [1,2]. The cesium gas, which is optically cooled to 20µK, efficiently decreases the temperature of the lithium gas through sympathetic cooling. The measured cross section for thermalizing 133Cs-7 Li collisions is 8 × 10−12 cm2 , for both species in their lowest hyperfine ground state. Besides thermalization, we observe evaporation of lithium purely through elastic cesium-lithium collisions (sympathetic evaporation). [1] A. Mosk et al., Appl. Phys. B, in press. [2] M. Mudrich et al., arXiv:physics/0111213. Q 511.6 Fr 15:15 HS 22/B01 Selection of cold molecules from an effusive source — •T. Junglen, T. Rieger, S. Rangwala, PWH. Pinkse, and G. Rempe — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, 85748 Garching Recent progress in slowing and trapping of neutral molecules opened up a new field in atomic and molecular physics [1,2]. Here we present a new technique for the creation of a continuous source of cold molecules. The idea is to construct an efficient velocity filter based on a electrostatic guide. It is made of four rods with a quadrupolar arrangement and guides molecules that are transversally slow, away from the effusive source. A bend section of the guide allows filtering of the longitudinal velocities. Here we discuss the setup and numerical trajectory calculations and present data on guiding. [1] H.L. Bethlem, G. Berden, F.M.H. Crompvoets, R.T. Jongma, A.J.A. van Roij, and G. Meijer, Nature 406, 491 (2000) [2] J.D. Weinstein, R. deCarvalho, T. Guillet, B. Friedrich, and J.M. Doyle, Nature 395, 148 (1998)

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Q 511.7 Fr 15:30 HS 22/B01 Trapping alkali dimers in a CO2 laser trap — •Marcel Muorg Lange1 , Daniel Comparat2 , and drich1 , Stephan Kraft1 , J¨ ur Kernphysik, Matthias Weidem¨ uller1 — 1 Max-Planck-Institut f¨ Heidelberg — 2 Laboratoire Aim´e Cotton, Orsay, France Optical storage of cold molecules is an intriguing extension of trapping neutral atoms in optical dipole traps. Manipulation of the internal and external degrees of freedom with external fields as well as interaction studies are possible on a long time scale. Until now, molecules in the µK regime can only be created in MOTs trough photoassociation [1], and optical trapping of the ultracold molecules has been achieved only once using an optical dipole trap formed by the focus of a CO2 laser [2].

We present estimates of transition rates between bound and unbound states due to the interaction of ultracold alkali dimers with the trapping light of a CO2 laser. Vibrational transitions in heteronuclear dimers are studied in the protoype system LiCs. In the hom*onuclear case, transition strengths from the ground state to the continuum induced by 2nd order spin-orbit coupling are compared to magnetic dipole and electric quadrupole transitions in Cs2 and Rb2 . These processes leading to dissociation are opposed to direct photoassociation of cold molecules in the ground state by the trapping light. [1] A. Fioretti et al., Phys. Rev. Lett. 80, 4402 (1998) [2] T. Takekoshi et al., Phys. Rev. Lett. 81, 5105 (1998)

Q 513 Quanteneffekte IV Zeit: Freitag 14:00–16:00 Q 513.1 Fr 14:00 HS 11/215 Dynamical tunnelling of ultracold atoms — W.K. Hensinger1,2 , •H. H¨ affner2,3 , A. Browaeys2 , N.R. Heckenberg1 , K. Helmerson2 , C. McKenzie2 , G.J. Milburn4 , W.D. Phillips2 , S.L. Rolston2 , H. Rubinsztein-Dunlop1 , and B. Upcroft1,2 — 1 Centre for Laser Science, Department of Physics, The University of Queensland, Brisbane, Queensland 4072, Australia — 2 National Institute of Standards ur and Technology, Gaithersburg, Maryland 20899, USA — 3Institut f¨ Experimental Physik, 6020 Innsbruck, Austria — 4 Centre for Quantum Computer Technology, The University of Queensland, Brisbane, Queensland 4072, Australia We observe tunnelling of ultracold atoms in an amplitude-modulated optical lattice between two distinct sets of motional states. In contrast to the well known energy barrier tunnelling, here the transition between the two sets is forbidden classically by another constant of motion than energy. This new process, “dynamical” tunnelling, was predicted in 1980. It occurs, for example, in periodically driven, nonlinear hamiltonian systems with one degree of freedom. Classically such systems may be chaotic, consisting of regions in phase space of stable, regular motion embedded in a sea of chaos. In our experiment atoms coherently tunnel back and forth between their initial state of oscillatory motion (corresponding to an island of regular motion) and the state oscillating with the opposite phase (corresponding to another island of regular motion). Q 513.2 Fr 14:15 HS 11/215 Zustandsmessung des gekickten Rotators — •Marc Bienert1 , Florian Haug1 , Mark G. Raizen2 und Wolfgang P. Schleich1 — 1 Abteilung f¨ ur Quantenphysik, Universit¨at Ulm, 89069 Ulm — 2 Department of Physics and Astronomy, The University of Texas at Austin, Austin, TX 78712-1081 Seit der atomoptischen Realisierung des gekickten Rotators gewinnt dieses Paradigma des Quantenchaos auch im Bereich der herk¨ommlichen Quantenphysik neues Interesse. Eine Vielzahl des Reichtums an Effekten, wie z.B. die dynamische Lokalisierung oder Quantenresonanzen konnten mit diesem einfachen Modellsystem bereits experimentell nachgewiesen werden. Dabei beruhte das experimentelle Vorgehen in der Regel auf der Ausmessung der Impulsverteilung. Die volle quantenmechanische Information u ¨ber den Systemzustand steckt jedoch in der Wellenfunktion des gekickten Rotators, d.h. Amplitude und Phase. Da die zentralen Effekte des gekickten Rotators, wie die dynamische Lokalisierung, als Interferenzph¨anomen zu werten sind, ist die Rekonstruktion des vollen quantenmechanisch chaotischen“ Zustands erstrebenswert. In unserem ” Beitrag stellen wir zwei Methoden zur experimentellen Realisierung eines solchen Vorhabens vor. Q 513.3 Fr 14:30 HS 11/215 The s-wave implosion and explosion of a free particle — •Markus A. Cirone1 , Iwo Bialynicki-Birula1,2 , Jens Peder Dahl1,3 , Mikhail Fedorov1,4 , and Wolfgang P. Schleich1 — 1 Abteilung fur Quantenphysik, Universitat Ulm, D-89069 Ulm, Germany — 2 Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences, Al. Lotnikow 32/46, 02-668 Warsaw, Poland — 3 Technical University of Denmark, DTU 207, DK-2800, Lyngby, Denmark — 4 General Physics Institute, Russian Academy of Sciences, 38 Vavilov st., Moscow 117942 Russia A free quantum particle in two dimensions with vanishing angular mo-

Raum: HS 11/215 mentum (s-wave) in the form of a ring-shaped wave packet feels an attractive force towards the center of the ring, leading first to an implosion followed by an explosion. Q 513.4 Fr 14:45 HS 11/215 On the concepts of radial and angular kinetic energies — •Jens Peder Dahl1,2 and Wolfgang P. Schleich2 — 1 Chemical Physics, Department of Chemistry, Technical University of Denmark, DTU 207, ur Quantenphysik, DK-2800 Kgs. Lyngby, D¨anemark — 2 Abteilung f¨ Universit¨at Ulm, D-89069 Ulm, Deutschland We consider a general central-field system in D dimensions and show that the division of the kinetic energy into radial and angular parts proceeds differently in the wavefunction picture and the Weyl-Wigner phasespace picture. Thus, the radial and angular kinetic energies are different quantities in the two pictures, containing different physical information, but the relation between them is well defined. We discuss this relation and illustrate its nature by examples referring to a free particle and to a hydrogen atom. For the hydrogen-atom ground state we find the remarkable result that the kinetic energy is purely radial in the wavefunction picture, and purely angular in the phase-space picture. This finding, which relates to arbitrary dimensions, reflects the great difference in the kind of intuition one may apply within the two pictures. Q 513.5 Fr 15:00 HS 11/215 Quantizing Phases and Moduli — •Hans Kastrup — DESY Theorie, Notkestrasse 85, D-22603 Hamburg ¿ A typical classical interference pattern of 2 waves with intensities I1 , ¿ I2 and relative √ phase ϕ = ϕ2 − ϕ1 may be ¿ characterized by the 3 observables p = I1 I2 , p cos ϕ and ¿ −p sin ϕ. A group theoretical quantization of the symplectic space ¿ {(ϕ ∈ R mod 2π, p > 0)} in terms of irreducible unitary ¿ representations of the group SO ↑ (1, 2) provides a solution to ¿ the old and controversial problem of quantizing the conjugate pair phase ¿ ϕ and modulus p: The Poisson brackets of the classical ¿ observables p cos ϕ, − sin ϕ and p > 0 form the Lie algebra of ¿ the group SO ↑ (1, 2). The corresponding ϕ = K and pˆ >= K of that ϕ = K1 , −p sin self-adjoint generators ¿ p cos 2 3 group may be obtained from its irreducible unitary ¿ representations. For the positive discrete series the modulus operator ¿ K3 has the spectrum ϕ and sin ϕ {n + k, n = 0, 1, 2, . . . ; k > 0}. Self-adjoint ¿ operators ¿ cos can be defined as (K3−1K1 + > K1 K3−1)/2 and −(K3−1K2 + K2K3−1 )/2 which have the ¿ desired properties for k ≥ 0.5. The approach described here solves, ¿ e.g. the modulus-phase quantization problem for the harmonic oscillator ¿ and provides a full quantum theoretical basis for the semi-classical ¿ operational approach to the phase quantization problem by Noh, Foug`ere ¿ and Mandel. ¿ Q 513.6 Fr 15:15 HS 11/215 Pr¨ azession und Interferenz im skalaren Aharonov Bohm und im Aharonov Casher Effekt — •Philipp Hyllus — Asternstr. 45, 30167 Hannover Der skalare Aharonov Bohm (SAB) und der Aharonov Casher Effekt (AC) sind sogenannte ”duale” Effekte zu dem elektrischen bzw. dem magnetischen Aharonov Bohm Effekt. In beiden tritt ein Phasenunterschied auf, wenn ein magnetisches Dipolmoment eine Schleife durchl¨auft, obwohl die Bewegung kr¨aftefrei ist. Das Dipolmoment zeigt dabei entlang einer definierten Richtung, entlang eines magnetischen Feldes (SAB)

Quantenoptik bzw. senkrecht zu einem elektrischen Feld in der Ebene (AC). Im Vortrag wird der nichtideale Fall pr¨asentiert, in dem die Richtung des magnetischen Momentes beliebig ist, und die Dynamik, die Pr¨azession und der Phasenunterschied untersucht. Desweiteren wird diskutiert, ob die Effekte als lokal zu betrachten sind im Gegensatz zu dem Aharonov Bohm Effekt. Q 513.7 Fr 15:30 HS 11/215 Angular EPR Paradox — •Sonja Franke-Arnold1 , Miles Padgett2 , and Stephen M. Barnett1 — 1 Department of Physics and Applied Physics, University of Strathclyde, Glasgow, UK — 2 Department of Physics and Astronomy, Glasgow, UK In their famous paradox Einstein questioned the completeness of quantum mechanics by consideration of two particles entangled in their positions and momenta. Quantum mechanics forbids the simultaneous knowledge of these non-commuting. Einstein’s Gedankenexperiment seemed to indicate a way to overcome this by inferring the position or momentum of one particle by measurements performed on the other partner. This original scheme has been most successfully applied to photon pairs generated by parametric down-conversion, and the entanglement in time, in transverse position and in spin polarisation has been studied. The same system is suitable for the study of entanglement between the orbital angular momentum and the emission angle of the emitted photons. We show by means of a simulation program that a measurement of the orbital angular momentum wipes out any information about the angular position of the same photon and vice versa. This is the angular analogue

Freitag of the incompatibility of position and momentum measurements. Q 513.8 Fr 15:45 HS 11/215 Thermische Gleichgewichtszust¨ ande aus Schr¨ odingerscher Dynamik — •Peter Borowski und Jochen Gemmer — Institut f¨ ur Theoretische Physik I, Pfaffenwaldring 57, 70550 Stuttgart In j¨ ungerer Zeit wird verst¨arkt versucht, Eigenschaften thermodynamischer Systeme aus den grundlegenden Prinzipien der Quantenmechanik abzuleiten, wobei besonderes Augenmerk auf einen neuen Zugang zum Zweiten Hauptsatz gerichtet wird. In diesem Kontext werden numerische Berechnungen vorgestellt, die zeigen, wie Systeme, die in zwei Subsysteme ’Gas’ und ’Container’ unterteilt werden k¨onnen, unter rein Schr¨odingerscher Dynamik in einen lokalen ’Quasi’-Gleichgewichtszustand laufen. Die Eigenschaften dieses Gleichgewichtszustands sind weitgehend unabh¨angig sowohl vom Ausgangszustand des Systems als auch von Details der (schwachen) Wechselwirkung zwischen ’Gas’ und ’Container’ und entsprechen fr¨ uheren analytischen Berechnungen. Durch eine vollkommen reversible Mikrodynamik entsteht so aus einem reinen Zustand ein gemischter Zustand, dessen Gleichgewichts-Besetzungszahlen denen f¨ ur kanonische Bedingungen durch Maximierung der Shannon-Entropie gefundenen gleichen. J.Gemmer et al., Phys.Rev.Lett. 86,1927 (2001) J.Gemmer et al., Distribution of local entropy in the Hilbert space of bi-partite quantum systems: Origin of Jaynes’ principle; in Vorbereitung

Q 514 Femtosekundenspektroskopie VIII: Pulserzeugung und Phasenkontrolle (gemeinsam mit FV MO) Zeit: Freitag 14:00–16:15 Q 514.1 Fr 14:00 HS 15/E07 Kerr-Linsen-modengekoppelter sub-10-fs Cr3+ :LiCAF-Laser — artner2 , V. Scheuer3 , •P. Wagenblast1 , U. Morgner1 , F. X. K¨ 3 4 1 ur HochfrequenztechG. Angelow und M. J. Lederer — Institut f¨ nik und Quantenelektronik, Universit¨at Karlsruhe — 2 MIT, Cambridge, USA — 3 Nanolayers, Rheinbreitbach — 4Australian National University, Canberra Cr3+ :LiCAF ist ein breitbandiges Lasermaterial zur Erzeugung von fsPulsen [1], jedoch konnte die Verst¨arkungsbandbreite des Materials bisher noch nicht vollst¨andig ausgesch¨opft werden . Zur Demonstration der M¨oglichkeiten von Cr3+ :LiCAF hinsichtlich der Erzeugung ultrakurzer modengekoppelter Laserpulse wird ein Cr3+ :LiCAF-Oszillator mit einem 1.8W Ti:Saphir-Laser bei 693nm gepumpt. Die Dispersionskompensation erfolgt mit Quarzprismen und doppelt gechirpten Spiegeln [2]. Mit diesem Aufbau werden erstmals sub-10fs-Pulse mit einer mittleren Ausgangsleistung von 180mW demonstriert. [1] K. M. G¨abel et al., Opt. Commun. 157, 327 (1998) [2] F. X. K¨artner et al., Opt. Lett. 22, 831 (1997) Q 514.2 Fr 14:15 HS 15/E07 Oktavbreite Spektren aus einem Ti:Saphir Ringoszillator — artner1,2 — 1 IHQ, •R. Ell1 , W. Seitz1 , U. Morgner1 und F.X. K¨ Universit¨at Karlsruhe(TH) — 2 MIT, Cambridge, USA Mit Hilfe von doppelt-gechirpten Spiegelpaaren, die hohe Reflektivit¨at und Dispersionskontrolle von 600-1200nm zeigen, ist es m¨oglich, mit einem linearen KLM-Laseroszillator 5-fs-Pulse mit oktavbreiten Spektren zu erzeugen [1,2]. Bez¨ uglich meherer Aspekte ist es w¨ unschenswert, die lineare mit der Ringresonator-Topologie zu vergleichen; dazu geh¨oren die pulsformende resonatorinterne Dispersionsverteilung, das Startverhalten und die KLM-Modulationstiefe. Wir demonstrieren erstmals oktavbreite Spektren aus einem KLM-Ringlaser, vergleichen die Unterschiede der Pulsformungsdynamik zwischen den Topologien und zeigen neuartige Experimente zur Messung der Tr¨ager-Einh¨ ullenden-Phase. [1] R. Ell et al. Opt. Lett. 26, 373 (2001) [2] U. Morgner et al. Phys. Rev. Lett. 86, 5462 (2001) Q 514.3 Fr 14:30 HS 15/E07 Kopplung von CEO-Phase und Intensit¨ at in modengekoppelten Lasern durch nichtlineare Beitr¨ age zur Dispersion — •G. Steinmeyer, F.W. Helbing und U. Keller — Inst. f¨ ur Quantenelektronik, ETH Z¨ urich H¨onggerberg, HPT, CH-8093 Z¨ urich

Raum: HS 15/E07 In Femtosekunden-Laseroszillatoren l¨auft die Pulseinh¨ ullende mit der Gruppengeschwindigkeit um, wohingegen die Tr¨agerwelle mit der Phasengeschwindigkeit propagiert. Dieses f¨ uhrt dazu, daß sich die relative Phase zwischen Tr¨ager und Einh¨ ullender (CEO-Phase) bzw. die elektrische Feldstruktur von Puls zu Puls nicht reproduzieren. Der Unterschied zwischen den Propagationsgeschwindigkeiten wird durch die Dispersion 1. Ordnung (dn/dω) der Kavit¨at bestimmt. Neben linearen Beitr¨agen zu dieser Gr¨oße gibt es u ¨ber die Dispersion des Kerr-Effekts bzw. der Selbstphasenmodulation einen nichtlinear optischen Beitrag, der auch zu Self-Steepening f¨ uhrt. Dieser Beitrag zur Dispersion setzt Laseramplitudenrauschen in Phasenrauschen um und kann umgekehrt auch zur Steuerung der CEO-Phase benutzt werden. Wir demonstrieren experimentell eine Stabilisierung der relativen Phase zwischen Tr¨ager und Einh¨ ullender mit einem Phasenjitter (0.01 Hz-10 kHz) von lediglich 20 mrad bez¨ uglich eines Referenzoszillators. Dieses entspricht einem zeitlichen Jitter von weniger als 10 Attosekunden. Gleichzeitig f¨ uhren wir die gemessenen Kopplungskoeffizienten auf ein theoretisches Modell f¨ ur die Dispersion ¨ des Kerr-Effekts zur¨ uck. Die gute Ubereinstimmung zwischen Theorie und Experiment erkl¨art ebenfalls die beobachtete deutliche Reduktion des Laseramplitudenrauschens bei Aktivierung der CEO-Stabilisierung. [1] F.W.Helbing et al., Opt. Lett., to appear Feb. 1, 2002

Q 514.4 Fr 14:45 HS 15/E07 Offsetfreie stabilisierte Frequenzk¨ amme als stabile Uhrwerke f¨ ur optische Atomuhren — •Marcus Zimmermann1 , C. Gohle1 , ansch1 , J.C. Knight2 , W.J. R. Holzwarth1 , T. Udem1 , T.W. H¨ ur QuanWadsworth2 und P.St.J. Russel2 — 1 Max-Planck-Institut f¨ tenoptik, Garching b. M. — 2 Optoelectronics Group, Department of Physics, University of Bath, UK In den letzten Jahren hat die Frequenzkammtechnik das Problem der absoluten optischen Frequenzmessung enorm vereinfacht. Mit nur einem Femtosekunden(fs)-Laser und einer mikrostrukturierten Glasfaser ist es m¨oglich, die hohe Genaugigkeit von Cs-Atomuhren von bislang 10-15 in einem Schritt in den optischen Spektralbereich zu u ¨bertragen. Optische Frequenzmessungen mit einer Absolutgenauigkeit von 10-14 wurden bereits demonstriert. Die Stabilisierung des Frequenzkamms auf eine genaue und stabile optische Frequenz bietet im Umkehrschluß die M¨oglichkeit zum Bau optischer Atomuhren, deren Genauigkeit 10-18 betragen kann. Ein Frequenzkamm wird durch zwei Parameter beschrieben: der Pulswiederholrate des fs-Lasers und einer Offsetfrequenz. Die Instabilit¨at der

Quantenoptik Offsetfrequenz k¨onnte die Stabilit¨at von optischen Atomuhren limitieren. Es wird eine Methode vorgestellt, die mit Hilfe von Differenzfrequenzmischung einen offsetfreien Frequenzkamm erzeugt, der als stabiles Uhrwerk f¨ ur eine optische Atomuhr dienen kann. Q 514.5 Fr 15:00 HS 15/E07 Phasenstarre Erzeugung abstimmbarer sichtbarer Impulse — •P. Baum, J. Piel, S. Lochbrunner und E. Riedle — LMU M¨ unchen Die vollst¨andige Charakterisierung abstimmbarer sub-20 fs Impulse aus einem nichtkollinear phasenangepaßten optisch parametrischen Verst¨arker (NOPA) [1] mit Hilfe von SPIDER [2] ergibt, daß die spektrale Phase durch Terme niedriger Ordnung beschrieben ist [3]. Die Phase weist keine signifikanten Impuls-zu-Impuls-Schwankungen auf. Daher sind die Impulse mit geeigneten Anordnungen bis auf eine Dauer sehr nahe an der Fourier-Beschr¨ankung komprimierbar. Fr¨ uhere Untersuchungen ergaben, daß zwei Kontinua, wie sie im NOPA als seed-Licht verwendet werden, zueinander koh¨arent sind [4]. Es wird nun gezeigt, daß diese Eigenschaft durch zwei unabh¨angige parametrische Vertst¨arkungsstufen nicht verloren geht. Impulse aus vollst¨andig getrennten NOPAs mit je¨ weils einigen uJ Energie zeigen im Bereich des spektralen Uberlapps ein stabiles Interfenzmuster. Aus dieser Beobachtung l¨aßt sich eine obere Grenze f¨ ur die zeitliche Schwankung zwischen dem NOPA-Impuls und dem ca. 10-mal l¨angeren Pumpimpuls im Bereich von 1 fs absch¨atzen. Die beiden NOPAs sind daher praktisch perfekt synchronisiert. [1] E. Riedle, M. Beutter, S. Lochbrunner, J. Piel, S. Schenkl, S. Sp¨orlein and W. Zinth, Appl. Phys. B 71, 457 (2000) [2] C. Iaconis and I. Walmsley, Opt. Lett. 23, 792 (1998) [2] P. Baum, S. Lochbrunner, L. Gallmann, G. Steinmeyer, U. Keller and E. Riedle, Appl. Phys. B (in press) [4] M. Bellini and T. H¨ansch, Opt. Lett 25, 1049 (2000) Q 514.6 Fr 15:15 HS 15/E07 Optische Synchronisation und aktive Modenkopplung von Festk¨ orperlasern mithilfe eines resonatorinternen Fabry-PerotModulators — •W. Seitz1 , T.R. Schibli2 , U. Morgner1 , F.X. K¨ artner1,2 , C.H. Lange3 , W. Richter3 und B. Braun4 — 1 IHQ, Universit¨at Karlsruhe — 2 MIT, Cambridge, USA — 3 FriedrichSchiller-Universit¨at Jena — 4JENOPTIK Laser, Optik, Systeme GmbH Synchronisierte ultrakurze Laserpulse bei verschiedenen unabh¨angig einstellbaren Wellenl¨angen erweitern die Flexibilit¨at der zeitaufl¨osenden optischen Spektroskopie. Wir demonstrieren eine neuartige optisch passive Synchronisationsmethode am Beispiel eines passiv modengekoppelten fs-Ti:Saphir-Laseroszillators (Taktgebender Laser) bei einer Zentralwellenl¨ange von 850 nm und eines passiv modengekoppelten ps-Nd:YVO4 Laseroszillators bei 1064 nm. Die Synchronisation wird durch optische Modulation der resonatorinternen Verluste an einem nichtlinearen Halbleiter-Fabry-Perot-Spiegel im ps-Laseroszillator durch den taktgebenden Laseroszillator erreicht. Die Modulationstiefe ist sogar hinreichend, um einen kontinuierlichen Laser optisch aktiv modenzukoppeln. Q 514.7 Fr 15:30 HS 15/E07 Electronic timing control of independent femtosecond lasers — •nils haverkamp1 , joern stenger1 , harald r. telle1 , carsten fallnich2 , and holger hundertmark2 — 1 Phys.-Tech. Bundesanstalt, Bundesallee 100, 38116 Braunschweig, Germany — 2 Laser Zentrum Hannover e.V., Hollerithallee 8, 30419 Hannover, Germnay We report on fsec-pulse synchronization at arbitrary relative delays by purely electronic means. Thereby we avoid geometric delay lines, which may alter beam parameters, which in turn may be detrimental in pump-

Freitag probe-experiments. The pulses are generated by a Kerr-lens modelocked Ti:Sa-Laser (repetition rate 100MHz, pulse duration 10fsec, center wavelength 780nm) and an Er:fiber-laser (60MHz, 50fsec, 1560nm). We chose lasers differing in repetition rate and spectral region of emission to show general applicability. Pulse-synchronization is achieved by detection and phase-locking of high harmonics of the repetition rate in the micro-wave region. We introduce tunable phase-offsets of arbitrary magnitude in the phase-lock-loop and thereby control the relative delay between pulses from the two lasers. In combination with a short BBO-crystal the ultrashort Ti:Sa-pulses allow for precise determination of infrared-pulse shapes with a timeresolution below 20fsec via cross-correlation, e.g. for investigation of pulse- distortion and soliton formation in dispersive media. Q 514.8 Fr 15:45 HS 15/E07 Spektrale Verbreiterung von ps-Laserpulsen mittels nichtlinearer faseroptischer Frequenzkonverter — •Michael Seefeldt, Axel Heuer, Ingo Brandenburg und Ralf Menzel — Institute of Physics, University of Potsdam, Am Neuen Palais 10, 14469 Potsdam, Germany Das longitudinale Aufl¨osungsverm¨ogen von Weisslichtinterferometern ist umso h¨oher, je gr¨oßer die spektrale Breite der Strahlungsquelle ist. Weiterhin wird f¨ ur eine gute Messgenauigkeit eine m¨oglichst hohe Intensit¨at ben¨otigt. Es bieten sich daher als Strahlquellen unter anderem verst¨arkungsgeschaltete Ti:Saphir- oder fs-Laser an. Die f¨ ur eine praktische Anwendung w¨ unschenswerte Einkopplung des Lichtes in eine Lichtleitfaser erweist sich jedoch aufgrund der hohen Spitzenintensit¨aten bei diesen Lasern h¨aufig als Problem. Wir generieren deshalb spektral breitbandiges Licht mit einem nichtlinearen Frequenzkonverter. Dazu wird die Strahlung eines ps-Laseroszillators in optische Fasern eingekoppelt. Unter der Ausnutzung verschiedener nichtlinearer Effekte, wie Selbstphasenmodulation, Vierwellenmischung und stimulierte Ramanstreuung entstehen neue Frequenzkomponenten, die eine Verbreiterung des Spektrums bewirken. Vorgestellt werden die gemessenen spektralen Verteilungen dieser Strahlungsquellen. (Gef¨ordert durch BMBF und VDI.) Q 514.9 Fr 16:00 HS 15/E07 Weit durchstimmbarer fs optisch parametrischer Oszillator basierend auf MgO dotiertem periodisch gepoltem Lithiumniobat ohne photorefraktive Effekte — •T. Andres, P. Haag, S. Zelt, J.-P. Meyn, A. Borsutzky, R. Beigang und R. Wallenstein — Fachbereich Physik, Universit¨at Kaiserslautern, Postfach 3049, 67653 Kaiserslautern Wir berichten u ¨ber einen weit durchstimmbaren synchron angeregten optisch parametrischen Oszillator (OPO) basierend auf MgO dotiertem periodisch gepoltem Lithiumniobat. Das Material besitzt im wesentlichen die gleichen optischen Eigenschaften wie undotiertes Lithiumniobat, zeigt jedoch eine gr¨oßere Resistenz gegen¨ uber Photorefraktivit¨at. Der OPO wurde von einem cw modengekoppelten Ti:Sa-Laser synchron angeregt. Der Pumplaser erzeugte 100 fs lange Laserimpulse bei einer mittleren Leistung von 1.1 W und war von 730 - 840 nm kontinuierlich durchstimmbar. Die OPO-Strahlung war durch Variation der Pumpwellenl¨ange und der Polungsperiode von 0.875 - 5.6 µm durchstimmbar. Bei einer Signalwellenl¨ange von 1.1 µm wurde eine mittlere Leistung von bis zu 310 mW erzeugt. Dabei betrug die Impulsdauer der Signalwelle 150 fs. Aufgrund der geringen Photorefraktivit¨at im Vergleich zu undotiertem PPLN war der Betrieb des MgO:PPLN OPO bei Raumtemperatur effizient und zeitlich stabil.

Symposium Angewandte Optik

Tages¨ ubersichten

SYMPOSIUM ANGEWANDTE OPTIK (SYAO) – Gemeinsam mit der Deutschen Gesellschaft f¨ ur Angewandte Optik (DGaO)–

Prof. Dr. Martin Wilkens Institut f¨ ur Physik Universit¨at Potsdam Am Neuen Palais 10 14469 Potsdam E-Mail: [emailprotected] Prof. Dr. G. H¨ausler Lehrstuhl f¨ ur Optik Universit¨at Erlangen Staudtstraße 7 / B2 91058 Erlangen E-Mail: [emailprotected]

¨ ¨ UBERSICHT DER HAUPTVORTRAGE (H¨orsaal HS 22/108) Hauptvortr¨ age SYAO I

Fr

11:00 (HS 22/108)

SYAO II

Fr

11:30 (HS 22/108)

SYAO III SYAO IV

Fr Fr

12:00 (HS 22/108) 12:30 (HS 22/108)

SYAO V SYAO VI

Fr Fr

14:00 (HS 22/108) 14:30 (HS 22/108)

SYAO VII

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15:00 (HS 22/108)

Fernfeld-Fluoreszenzmikroskopie u ¨ber der Abbe-Grenze, S. W. Hell, M. Dyba, T. A. Klar, S. Jakobs, H, Gugel, J. Bewersdorf, A. Egner Optische 3D Form-und Verformungsmessung im Skalenflug: vom Mikrosystem zum Airbus, W. Osten Planar-optische Systemtechnik, S. Sinzinger Am Anfang ist das Licht - u ¨ ber Lichterzeugung, Lichtmessung, Lichtanwendung, D. Gall Optik-Design im industriellen Umfeld, K. Lenhardt, R. Wartmann ¨ Uber Phasendislokationen und andere gute Gr¨ unde f¨ ur wellenoptische Methoden im Optik-Design, F. Wyrowski Fertigung von rotationssymetrischen Asph¨ aren mit einer Oberfl¨ achengenauigkeit von 150 nm, J. Hartjes

Symposium Angewandte Optik

Hauptvortr¨ age

Hauptvortr¨ age Hauptvortrag

SYAO I Fr 11:00 HS 22/108 Fernfeld-Fluoreszenzmikroskopie u ¨ ber der Abbe-Grenze — •S. W. Hell, M. Dyba, T. A. Klar, S. Jakobs, H, Gugel, J. Bewersdorf und A. Egner — MPI f¨ ur Biophysikalische Chemie, 37077 G¨ottingen In einem mit fokussierender Optik arbeitenden Lichtmikroskop gilt seit den Arbeiten von Abbe, dass die Aufl¨osung beugungsbedingt ihre Grenzen erreicht hat. In dem sch¨arfsten Fernfeldmikroskop erzielt man bestenfalls eine laterale Aufl¨osung von 180 nm und eine von 500 nm entlang der optischen Achse. In den letzten Jahren haben wir mehrere Konzepte eingef¨ uhrt und erprobt (u. a. 4Pi, STED-Mikroskopie), die eine fundamentale Steigerung der Aufl¨osung in der f¨ ur die Biologie wichtigen Fluoreszenzmikroskpie erm¨oglichen. Wir stellen die physikalischen Konzepte vor, mit denen wir die Beugung u ¨berlisten, berichten u ¨ber experimentelle Ergebnisse und zeigen erste Bilder mit Ortsaufl¨osungen im Bereich von 30-50 nm.

Hauptvortrag SYAO II Fr 11:30 HS 22/108 Optische 3D Form-und Verformungsmessung im Skalenflug: vom Mikrosystem zum Airbus — •W. Osten — BIAS Bremer Institut f¨ ur angewandte Strahltechnik, Klagenfurter Str. 2, 28359 Bremen Die optischen Messverfahren sind heute f¨ ur die Qualit¨atssicherung ein wichtiges und flexibles Werkzeug, besonders wegen der Ber¨ uhrungslosigkeit und der Skalierbarkeit. Sie werden nicht nicht nur im Rahmen von Laboruntersuchungen sondern auch im industriellen Umfeld eingesetzt. Optische Messverfahren k¨onnen ein ganzes Bildfeld simultan erfassen, und haben eine hohe Empfindlichkeit. Solche Verfahren sind u.a. die holografische Interferometrie, Speckle-Methoden, Moire- und Streifen-Projektion. An Beispielen aus dem Mikro- und Makrobereich werden die Sensoren und ihre Anwendung erl¨autert, wie auch vollst¨andige Systeml¨osungen: ein Sensor auf der Basis der digitalen Holografie f¨ ur die Untersuchung von Mikrokomponenten und die endoskopische Inspektion von Hohlr¨aumen, ein Sensor zur Vermessung technischer Oberfl¨achen mittels adaptiver strukturierter Beleuchtung, und ein Scherografiesensor zur zerst¨orungsfreien Pr¨ ufung von Flugzeugbauteilen. Es wird demonstriert, wie durch die geschickte Kombination verschiedener Sensoren die optische Messtechnik sich einen weiten Skalenbereich erschliesst. Hauptvortrag

SYAO III Fr 12:00 HS 22/108 Planar-optische Systemtechnik — •S. Sinzinger — Fernuniversitaet Hagen, Optische Nachrichtentechnik, Universitaetsstr. 27/PRG, 58084 Hagen Mit Hilfe der hoch entwickelten lithographischen Herstellungsverfahren ist es heute m¨oglich, freiraumoptische Systeme vollst¨andig integriert herzustellen. In der planaren Optik wird dazu der optische Strahlengang so gefaltet, dass alle optischen Bauelemente (Linsen, Strahlteiler etc.) lithographisch in die Oberfl¨achen eines transparenten Substrates integriert werden k¨onnen. Das Licht breitet sich zwischen den Bauelementen auf einer Zick-Zack Bahn innerhalb des Substrates aus. Die aufwendige Justage der Einzelkomponenten entf¨allt daher vollst¨andig. Auf diese Weise entstehen sehr kompakte freiraumoptische Systeme, die das Anwendungsspektrum optischer Methoden deutlich erweitern. In dem Vortrag soll eine Systemtechnik f¨ ur die planar-optische Systemintegration entwickelt werden. Es werden Herstellungsmethoden, CAD-Tools und verschiedene Anwendungen diskutiert.

Hauptvortrag

SYAO IV Fr 12:30 HS 22/108 Am Anfang ist das Licht - u ¨ ber Lichterzeugung, Lichtmessung, Lichtanwendung — •D. Gall — TU Ilmenau ¨ Der Beitrag gibt einen Uberblick u ¨ber den Stand und die Entwicklungstendenzen der Lichterzeugung, der Lichtmeßtechnik und der Lichtanwendung. Bei den inkoh¨arenten Lichtquellen sind gegenw¨artig die Hochleistungslampen f¨ ur optische Zwecke und die Lichterzeugung mit LED-Systemen interessant. Auf dem Gebiet der Licht-und Farbmes-

sung er¨offnen sich durch den Einsatz von bildaufl¨osenden Sensorsystemen v¨ollig neue Meß-und Bewertungsm¨oglichkeiten. In der Beleuchtungstech¨ nik ist ein Ubergang zu adaptiven Beleuchtungsanlagen zu beobachten. Auf die st¨ urmische Entwicklung der KFZ-Beleuchtung wird auch eingegangen.

Hauptvortrag SYAO V Fr 14:00 HS 22/108 Optik-Design im industriellen Umfeld — •K. Lenhardt und R. Wartmann — Jos. Schneider Optische Werke GmbH, 55543 Bad Kreuznach Es werden der Ausgangspunkt, die N¨aherungen und Methoden der klassischen Rechnenden Optik dargestellt und deren Ziele veranschaulicht. Diese sind im Wesentlichen: Optimierung der Systemparameter hinsichtlich Bildqualit¨at, Machbarkeit und zu erwartender Kosten; Analyse und Dokumentation der erreichten Leistungsparameter eines optischen Systems; Analyse der Toleranzsituation f¨ ur die Systemparameter, welche unmittelbare Auswirkungen auf den Fertigungsprozeß hat. Anschließend wird gezeigt, wie die Rechnende Optik in das Umfeld einer industriellen Fertigung eingebettet ist. Dies betrifft: Realisierung der Toleranzvorgaben durch die Mechanik-Konstruktion, Erstellung von Prototypen, Montage- und Justagevorg¨ange sowie meßtechnische Pr¨ ufung der Proto-typen auf Einhaltung der durch die Optik-Rechnung vorgegebenen Qualit¨atsparameter. Dies wird anhand konkreter Beispiele veranschaulicht. Hauptvortrag SYAO VI Fr 14:30 HS 22/108 ¨ Uber Phasendislokationen und andere gute Gr¨ unde f¨ ur wellenoptische Methoden im Optik-Design — •F. Wyrowski — Friedrich-Schiller-Universit¨at Jena, Institut f¨ ur Angewandte Physik, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena Das Optikdesign geh¨ort zu den grundlegenden Gebieten, die Innovationen in den optischen Technologien erm¨oglichen. Die flexiblen Anforderungen an gezielte Manipulationen elektromagnetischer Felder verlangen inzwischen Methoden, die weit u ¨ber die des klassischen Optikdesigns hinausgehen. Insbesondere gewinnen wellenoptische Simulationstechniken immer st¨arker an Bedeutung. Im Vortrag werden Gr¨ unde f¨ ur diese eindeutige Tendenz diskutiert. F¨ ur das grundlegende Beispiel der Umformung der r¨aumlichen Verteilung von Feldern, im paraxialen Fall oft Strahlformung genannt, werden Grundprinzipien des wellenoptischen Designs dargestellt. In der Diskussion wird auch die Bedeutung von Mikrostrukturen in der modernen Optik herausgearbeitet. Hauptvortrag

SYAO VII Fr 15:00 HS 22/108 Fertigung von rotationssymetrischen Asph¨ aren mit einer Oberfl¨ achengenauigkeit von 150 nm — •J. Hartjes — Schneider Optikmaschinen GmbH+Co.KG, Brueckenstrasse 21, D-35239 Steffenberg Hochgenaue sph¨arische Optik entsteht - im Prinzip auf einfache Weise - durch Werkzeuge, die unabh¨angig von der Bewegung oder der Winkelstellung immer zur zur sph¨arischen Linsenoberfl¨ache passen. Neue Hochleistungsoptiken erfordern jedoch asph¨arische Fl¨achen, um geringe Baul¨ange, optimale Korrektur von Aberrationen, geringes Gewicht, sowie der Realisierung extremster Weitwinkel zu erreichen. Die Herstellung von Asph¨aren erfordert aber v¨ollig neue Fertigungstechnologien. Diese werden hier vorgestellt. Zuerst wird das Rohteil auf konventionelle Weise sph¨arisch (best fit) geschliffen. Die asph¨arische Fl¨achenform wird anschließend mittels punktuellem Werkzeugeingriff diamantgeschliffen, wobei an das F¨ uhrungs und Steuerungssystem der Maschine h¨ochste Anforderungen im SubMikrometerbereich gestellt werden. Ein anschließender Gl¨attprozess in der gleichen Maschine erm¨oglicht die interferometrische Messung der asph¨arischen Oberfl¨ache vor dem Endpolieren. Anschließend wird das Werkst¨ uck mit dem Magnetorheological Finishing (MRF) poliert und feinkorrigiert. Es werden die Arbeitsschritte und die Maschinen f¨ ur die Serienfertigung vorgestellt, inklusive der Messtechnik mit computergenerierten Hologrammen.

Symposium Biophotonik

Tages¨ ubersichten

BIOPHOTONIK (SYBP)

Dr. Petra Schwille AG Experimentelle Biophysik Turm IV, 081 Max-Planck-Institut f¨ ur biophysikalische Chemie Am Fassberg 11 37077 G¨ottingen E-Mail: [emailprotected]

¨ ¨ UBERSICHT DER HAUPTVORTRAGE UND FACHSITZUNGEN (H¨orsaal HS 11/215) Hauptvortr¨ age SYBP 1.1

Do

11:00

(HS 11/215)

SYBP 1.2

Do

11:30

(HS 11/215)

SYBP 1.3

Do

12:00

(HS 11/215)

SYBP 1.4

Do

12:30

(HS 11/215)

SYBP 2.1

Do

14:00

(HS 11/215)

SYBP 2.2

Do

14:30

(HS 11/215)

SYBP 2.3

Do

15:00

(HS 11/215)

SYBP 2.4

Do

15:30

(HS 11/215)

SYBP 3.1

Do

16:30

(HS 11/215)

Fernfeld-Fluoreszenzmikroskopie u ¨ber der Abbe-Grenze, Stefan Hell, M. Dyba, T.A. Klar, S. Jakobs, H. Gugel, J. Bewersdorf, A. Egner Ultrasensitive Microscopy to Image Molecular Processes in Living Cells, Gerhard Sch¨ utz Insight into the dynamic structure of the cell nucleus by visualization of single protein molecules, Ulrich Kubitscheck One- and two-photon microscopy of single molecules and proteins, Thomas Basche Analysis of molecular structure and dynamics by single-molecule fluorescence spectroscopy, Claus Seidel FRET studies by single molecule multi-parameter fluorescence spectroscopy and fluorescence correlation spectroscopy, Jerker Widengren, E. Schweinberger, S. Berger, C.A.M. Seidel, M. Margittai, R. Jahn Multilifetime and multicolor colocalization of single molecules with nanometer precision, Markus Sauer, M. Heileman, C. M¨ uller, P. Tinnefeld, K.D. Weston Radiative Decay Engineering: Fluorescence In Metallic Nanocavities, J¨org Enderlein Optical spectroscopy of single proteins, Andreas Zumbusch

Fachsitzungen SYBP SYBP SYBP SYBP

1 2 3 4

Einzelmolek¨ ulmethoden I Einzelmolek¨ ulmethoden II Einzelmolek¨ ulmethoden III Postersitzung

Do Do Do Do

11:00–13:00 14:00–16:00 16:30–17:45 17:45–20:00

HS 11/215 HS 11/215 HS 11/215 Schloss

SYBP SYBP SYBP SYBP

1.1–1.4 2.1–2.4 3.1–3.4 4.1–4.17

Symposium Biophotonik

Donnerstag

Fachsitzungen – Haupt-, Kurzvortr¨ age und Posterbeitr¨ age –

SYBP 1 Einzelmolek¨ ulmethoden I Zeit: Donnerstag 11:00–13:00

Raum: HS 11/215

Hauptvortrag

SYBP 1.1 Do 11:00 HS 11/215 Fernfeld-Fluoreszenzmikroskopie u ¨ ber der Abbe-Grenze — •Stefan Hell, M. Dyba, T.A. Klar, S. Jakobs, H. Gugel, J. Bewersdorf und A. Egner — Hochaufl¨osende optische Mikroskopie, MPI f¨ ur biophysikalische Chemie, G¨ottingen In einem mit fokussierender Optik arbeitenden Lichtmikroskop gilt seit den Arbeiten von Abbe, dass die Aufl¨osung beugungsbedingt ihre Grenzen erreicht hat. In dem sch¨arfsten Fernfeldmikroskop erzielt man bestenfalls eine laterale Aufl¨osung von 180 nm und eine von 500 nm entlang der optischen Achse. In den letzten Jahren haben wir mehrere Konzepte eingef¨ uhrt und erprobt (u. a. 4Pi, STED-Mikroskopie), die eine fundamentale Steigerung der Aufl¨osung in der f¨ ur die Biologie wichtigen Fluoreszenzmikroskpie erm¨oglichen. Wir stellen die physikalischen Konzepte vor, mit denen wir die Beugung u ¨berlisten, berichten u ¨ber experimentelle Ergebnisse und zeigen erste Bilder mit Ortsaufl¨osungen im Bereich von 30-50 nm. [1] S.W. Hell: in Topics in Fluorescence Spectroscopy, (ed. J. Lakowicz) Vol. 5, Plenum Press (1997). [2] T.A. Klar, E. Engel, S.W. Hell: Phys. Rev. E, 64 (2001); [3] M. Dyba, S. W. Hell: Phys. Rev. Lett. (submitted).

Hauptvortrag

SYBP 1.2 Do 11:30 HS 11/215 Ultrasensitive Microscopy to Image Molecular Processes in Living Cells — •Gerhard Sch¨ utz — Inst.f. Biophysics, JohannesKepler-University Linz, Austria A detailed understanding of molecular processes is the basic requirement for the description of cellular function. These processes typically involve the interplay of different proteins, but also of proteins and the lipids in the cell membrane. While large scale rearrangements of the protein distribution proceed on seconds up to minutes time scales, local changes are much faster. New ultra-sensitive methodologies for imaging single molecules in living cells allow the direct observation of molecular rearrangements on millisecond time scales. Since molecular movements in general proceed in three dimensions, an apparatus for rapid recording of the three dimensional position of single biomolecules is often required. In this presentation, studies of the mobility and interaction kinetics of individual molecules in living cells will be described. First examples of 3D imaging of single molecules demonstrate the scope of this approach.

Hauptvortrag

SYBP 1.3 Do 12:00 HS 11/215 Insight into the dynamic structure of the cell nucleus by visualization of single protein molecules — •Ulrich Kubitscheck — Institut f¨ ur Experimentelle Physik, Universit¨at Bremen The nuclei of mammalian cells are highly organized structures, in which chromosomes occupy defined territories, and complex supramolecular assemblies transcribe and replicate DNA in dedicated domains. These domains may often be visualized by fluorescence microscopy as intranuclear ”speckles” of ”foci”. The distribution of splicing factors that process pre-messenger RNA is a prominent example for the high spatio-temporal organization in the cell nucleus. We have analyzed the structure and dynamics of nuclear supramolecular complexes such as the large pore complex in the nuclear envelope and also nuclear domains such as the speckles for the first time on the level of single protein molecules and RNA-particles. The visualization of single molecules within cell nuclei by highly sensitive and high-speed video microscopic methods allows detailed insights into the largely unknown dynamics of intranuclear structures.

Hauptvortrag

SYBP 1.4 Do 12:30 HS 11/215 One- and two-photon microscopy of single molecules and proteins — •Thomas Basche — Institut f¨ ur Physikalische Chemie, Universit¨at Mainz The vast majority of the numerous applications of single molecule microscopy and spectroscopy rely on the detection of the fluorescence emission after one-photon excitation. In combination with a confocal set-up a very versatile experimental tool is readily available for studies under ambient conditions. As a more recent example the study of photochemical reactions at the single molecule level will be presented. Under certain circ*mstances it might be advantageous to employ a two-photon excitation scheme. A typical example is the imaging of aromatic amino acids which are abundant in many biopolymers but which have to be excited in the UV. In this context we have examined the feasibility to observe single protein molecules via their intrinsic tryptophan emission after two-photon excitation. In particular we have studied a 24meric hemocyanin containing 148 tryptophans. Although low emission yield and photobleaching appear to be serious problems, we have achieved to follow the diffusion of individual proteins by fluorescence correlation spectroscopy after two-photon excitation.

SYBP 2 Einzelmolek¨ ulmethoden II Zeit: Donnerstag 14:00–16:00 Hauptvortrag

SYBP 2.1 Do 14:00 HS 11/215 Analysis of molecular structure and dynamics by singlemolecule fluorescence spectroscopy — •Claus Seidel — MPI f¨ ur biophysikalische Chemie, G¨ottingen to be announced

Hauptvortrag

SYBP 2.2 Do 14:30 HS 11/215 FRET studies by single molecule multi-parameter fluorescence spectroscopy and fluorescence correlation spectroscopy — •Jerker Widengren1 , E. Schweinberger2 , S. Berger2 , C.A.M. Seidel2 , M. Margittai3 , and R. Jahn3 — 1 Dept. Med. Biophysics, Karolinska Institute, Stockholm, Sweden — 2Dept. Spectroscopy and — 3 Dept. Neurobiology, MPI Biophys. Chem., G¨ottingen, Germany Multi-parameter fluorescence detection (intensity, lifetime, anisotropy, spectral range) of single molecules in a confocal setup, and the generation of multi-dimensional frequency histograms, where each detected molecule is sorted with respect to the fluorescence parameters registered during the

Raum: HS 11/215 passage of the molecule through the detection volume, can offer high precision and accuracy in the determination of structures and conformational dynamics of individual molecules in solution. It is also possible to identify and afterwards selectively analyze conformational subpopulations. We show that Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS) offers a relatively simple means to determine absolute FRET efficiencies with high precision and accuracy, with a minimum of interference from background, fluorescence cross-talk or incomplete labeling of fluorophores. The potential of these approaches was demonstrated by a systematic study of fluorescence resonance energy transfer (FRET) in double-labeled DNA molecules. The first procedure was also applied to determine conformations and conformational dynamics of SNARE proteins, believed to play a crucial role in membrane fusion processes in cells.

Hauptvortrag

SYBP 2.3 Do 15:00 HS 11/215 Multilifetime and multicolor colocalization of single molecules with nanometer precision — •Markus Sauer, M. Heileman, C. M¨ uller, P. Tinnefeld, and K.D. Weston — PhysikalischChemisches Institut, Universit¨at Heidelberg, Germany

Symposium Biophotonik

Donnerstag

We present a technique for ultrahigh-resolution colocalization of conventional single fluorescent dyes with nanometer accuracy using multilifetime, and multi-color detection, i.e. spectrally-resolved fluorescence lifetime imaging microscopy (SFLIM). The method takes advantage of single fluorescent dyes that can be efficiently excited by a single pulsed diode laser emitting at 635 nm but differ in their emission maxima, and in their fluorescence lifetime. A combined analysis of the fractional intensities and fluorescence lifetimes recorded on two spectrally-separated detectors enables the classification of the portion of each dye per pixel in a point-spread-function (PSF) image with high accuracy, even though only a limited number (generally a few thousand) photons are detected per single dye. From these portions two separate PSF images are calculated and fitted to two-dimensional (2D) Gaussian functions to localize their centers with a precision of a few nanometers. To circumvent patchy PSF images and subsequent lower precision in localization, the off times of the dyes used (triplet lifetime) should be shorter than the integration time per pixel. Furthermore, the dyes should exhibit constant fluorescence emission maxima and lifetimes. We demonstrate that by the use of appropriately selected dyes, the presented technique permits the determination of the distance between two single dye molecules down to 30 nm with a precision of 10 nm without any chromatic aberrations.

When considering fluorescence near metals, three effects have to be taken into account: (i) the changed intensity of the exciting electric field, due to the interaction of the incident light with the metal; (ii) the altered lifetime of the excited state of the molecule due to its electromagnetic interaction with the metal; (iii) the partial absorption of emitted energy by the metal. This paper presents the results of theoretical studies concerning the fluorescence of single or few molecules within metallic nanocavities. Quantitative treatment of the fluorescence emission is done within the framework of classical electrodynamics, which has proven to be extremely successful in treating similar problems in the past. It is found that under special conditions, the fluorescence properties of the molecules can enhance dramatically, increasing their detectable fluorescence brightness and photostability by one to two orders of magnitude. These effects become even more pronounced when considering multi-photon excitation of fluorescence. Furthermore, significant changes in absorption and emission spectra are predicted. Besides the pure fundamental interest in the interaction between molecular dipole emitters and metallic nanocavities, the found results have far reaching consequences for many practical applications, such as devising new lasing materials, or fluorescent labels with unusual properties.

Hauptvortrag

SYBP 2.4 Do 15:30 HS 11/215 Radiative Decay Engineering: Fluorescence In Metallic Nanocavities — •J¨ org Enderlein — Institut f¨ ur Biologische Informationsverarbeitung 1, Forschungszentrum J¨ ulich

SYBP 3 Einzelmolek¨ ulmethoden III Zeit: Donnerstag 16:30–17:45 Hauptvortrag

SYBP 3.1 Do 16:30 HS 11/215 Optical spectroscopy of single proteins — •Andreas Zumbusch — LMU M¨ unchen, Dept. Chemie, Butenandtstr.11, 81377 M¨ unchen Recently, different techniques for the optical detection of single molecules at room temperature have become available. One important focus of such studies are investigations of single fluorescent proteins. The virtues of the different single molecule techniques will be exemplified by studies of the green fluorescent protein (GFP) and of phycoerythrocyanin (PEC). While single molecule imaging is successfully employed for elucidating the emission behavior of single PEC molecules, the population of non-emitting dark states in the GFP are more conveniently studied with fluorescence correlation spectroscopy (FCS). Using FCS with a newly developed two-color excitation scheme, allows us to collect information about the identity of the dark states absorption spectra. It will be shown how the increase in fluorescence signal obtained by double resonance excitation can be exploited for obtaining brighter images in live cell and single molecule microscopy with the GFP. Promising first results of an extension of the two color excitation scheme to non-electronic contrast generation will be presented.

SYBP 3.2 Do 17:00 HS 11/215 Single-Virus-Tracing: Infection Pathway of AAV — •Stephan Grimm1 , Thomas Endress1 , Georg Seisenberger1 , Hildegard B¨ uning2 , Martin Ried2 , Michael Hallek2 und Christoph Br¨ auchle1 — 1 Department Chemie, Lehrstuhl Physikalische Chemie I und Center for Nanoscience, Ludwig-Maximilians-Universit¨at M¨ unchen, Butenandtstr. 5 - 13, 81377 M¨ unchen — 2 Genzentrum der Universit¨at M¨ unchen, Feodor-Lynen-Str. 25 Single molecule detection is a novel technique for the investigation of biological processes on the molecular level. The study of individual molecules allows one to look beyond ensemble-averaged properties, thus revealing details of the molecular behavior which are otherwise hidden by spatial, spectral and temporal averaging in ensemble measurements. Here we show that this method can be used for the kinetic characterization of the infection pathway of a single dye-labeled virus. Single molecule experiments were conducted to follow the migration of individual Adenoassociated viruses on their infectious entry pathway into a living HeLa cell. Only one fluorescent dye molecule (Cy5 or Cy3 respectively) was attached to a virus in order not to influence its physiological behavior. The fluorescent dye-label allows one to observe the movement of a virus. Newest results forming a detailed picture of the processes involved in the uptake of a virus in a living cell could be observed. This is of relevance to an understanding of the pathogenic mechanisms of a virus infection.

Raum: HS 11/215 In addition single virus tracing experiments can be applied to both improvement of limitations of virus-mediated gene delivery in living cells (e.g. gene therapy) and development of antiviral drugs. SYBP 3.3 Do 17:15 HS 11/215 Single molecules ”jumping” between liquid layers in ultrathin liquid films — •Frank Cichos, J¨ org Schuster, and Christian von Borczyskowski — Institut f¨ ur Physik 122501, TU Chemnitz, 09107 Chemnitz Liquids form a layering structure at solid surfaces which disappears within approximately 10 nm distance from the surface. Due to this structural difference compared to the bulk liquid it is obvious that dynamics should also differ from the bulk behavior. We have carried out experiments which employ single dye molecules as probes for the diffusion in ultrathin liquid films on smooth solid substrates. Diffusion trajectories are recorded using a wide field microscopy setup. The obtained trajectories are used to evaluate the distribution of diffusion constants within the liquid film. We find for the first time, that the diffusion of dye molecules in tetrakis(2-ethylhexoxy)silane films is confined to different discrete diffusion constant values. These values are considerably slower than for the bulk liquid and apparently represent the diffusion in single liquid layers. The motion of single dye molecules is confined to such layers on a timescale of several 10 to 100 ms. This suggests that the system behaves liquid-like parallel to the surface and almost rubbery perpendicular to it. With the help of a new analysis technique we are able to follow changes in the diffusion constant over a single molecule trajectory and can thus directly visualize the ”jumping” exchange between different molecular layers. SYBP 3.4 Do 17:30 HS 11/215 Single-molecule spectroscopy of LH3 complexes — •JeanManuel Segura1,2 , Martijn Ketelaars1 , Silke Oellerich1 , urgen K¨ ohler3 , and Gerhard Magis1 , Ward de Ruijter1 , J¨ Thijs J. Aartsma1 — 1 Huygens Laboratory, Department of Biophysics, Leiden University, The Netherlands — 2 Laboratoire de chimie physique des polym´eres et membranes, EPFL, 1015 Lausanne, Switzerland — 3Experimentalphysik IV, Universit¨at Bayreuth, 95440 Bayreuth Light-harvesting complexes are chlorophyll-binding proteins specialized in collecting and transferring light energy during photosynthesis. Single-molecule spectroscopy provides a wealth of information about the mechanisms of energy transfer inside these complexes. We have investigated the light-harvesting 3 (LH3) of purple bacteria, which is produced

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Donnerstag

under certain growth conditions instead of the extensively studied LH2 complex. The structures of both complexes are very similar with the chlorophyll molecules arranged in two concentric rings, the outer ring absorbing light at 800nm, while the inner ring absorbs at 820nm (850 nm in LH2). The general pattern of energy delocalisation remains in LH3 similar to LH2 with a high delocalisation of the energy of excitonic character in the centre ring and a localization on 2-3 chromophores in

the outer ring. Spectral diffusion is highly increased in LH3 inducing a broadening of the bands and interesting spectral dynamics. A large heterogeneity in the single-complex properties is observed reflected in a variety of excitonic patterns. These experiments provide valuable information about the relationships between spectroscopic properties and structure.

SYBP 4 Postersitzung Zeit: Donnerstag 17:45–20:00 SYBP 4.1 Do 17:45 Schloss Bestimmung von Strukturparametern von Proteinen mit Hilfe von UV-Resonanz-Ramanspektroskopie in ATR Konfiguration — •Dominic Zerulla1 , Gereon Isfort1 , Micha K¨ olbach1 , Kerstin Elfrink2 , Alexander Bost1 , Klaus Schierbaum1 , Detlev Riesner2 und Andreas Otto1 — 1 Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ usseldorf, Physikalische Methoden f¨ ur Biologie und Medizin, Universit¨atsstr. 1, D-40225 D¨ usseldorf, Germany, [emailprotected] usseldorf, Physikalische Biologie, Uni— 2 Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ versit¨atsstr. 1, D-40225 D¨ usseldorf Resonanz-Ramanspektren im UV-Bereich k¨onnen nicht nur zur chemischen Identifikation herangezogen werden, sondern enthalten auch Strukturinformationen. Insbesondere kann durch resonante Anregung des π-π ∗ ¨ Ubergangs der Peptidbindung im Wellenl¨angenbereich 190 nm - 210 nm eine Aussage u ¨ber die Konformation von Proteinen getroffen werden. Diese Konformationseigenschaften sind besonders bei enzymatischen Reaktionen, aber auch f¨ ur das Verst¨andnis der Mechanismen von Erkrankungen (wie z.B. BSE, Scrapie, CJD) wichtig. Zur Etablierung der Methode wurden hochaufl¨osende Polychromatoren, Detektoren und variable Rayleigh-Filtersysteme f¨ ur den UV-Bereich entwickelt. Zus¨atzlich wird durch Anregung eines SPPs in ATR-Konfiguration das E-Feld auf einen oberfl¨achennahen Bereich beschr¨ankt und eignet sich daher besonders zur Spektroskopie von Proteinen in Membranen. SYBP 4.2 Do 17:45 Schloss Polarisationsabh¨ angige Ramanspektroskopie an Biomolek¨ ulen — •Gereon Isfort, Dominic Zerulla, Klaus Schierbaum und Andreas Otto — Heinrich-Heine-Universit¨at D¨ usseldorf, AG Physikalische Methoden f¨ ur Biologie und Medizin, Universit¨atsstr. 1, D-40225 D¨ usseldorf, [emailprotected] Resonanz-Ramanspektroskopie an biologischen Molek¨ ulen birgt eine Vielzahl von Vorteilen bei Struktur- und Konformationsuntersuchungen. Wir haben ein Ramanspektrometer mit einem subtraktiven Doppelvormonochromator entwickelt. Die damit erreichte Sensitivit¨at erm¨oglicht die Aufnahme von polarisationsabh¨angigen Spektren. Auf diese Weise kann die Aufl¨osung der Ramanspektren durch Unterdr¨ uckung einzelner intensiver Banden mit unterschiedlicher Depolarisation entscheidend verbessert werden. Ebenso l¨asst sich das kaum depolarisierte Rayleighstreulicht effektiv herausfiltern. Dar¨ uberhinaus k¨onnen einzelne Ramanbanden aufgrund ihrer Depolarisationsgrade u ¨ber die Symmetrieklassen den urs¨achlichen Schwingungen zugeordnet werden. Die gezeigten Messungen wurden haupts¨achlich mit den Linien eines Krypton-Ionen-Lasers bei 413.1 nm, 520.8 nm und 530.9 nm an Cytochrom c vom Rinderherzen in µmolarer w¨assriger L¨osung durchgef¨ uhrt SYBP 4.3 Do 17:45 Schloss Determination of the mobility of membrane proteins in living cells with Fluorescence Correlation Spectroscopy — •Margarita Khazarchyan1 , Jan Exmann1 , Elmar Thews1 , org Wrachtrup1 , and Uwe Gerken1 , Andrea Melzer1 , J¨ 2 1 Reiner Eckert — 3. Physikalisches Institut, Universit¨at Stuttgart, Pfaffenwaldring 57, 70569 Stuttgart — 2 Biologisches Institut Abt. Biophysik, Universit¨at Stuttgart, Pfaffenwaldring 57, 70569 Stuttgart Fluorescence correlation spectroscopy (FCS) is an attractive method of measuring diffusion processes in living cells. We use one- and two-photon excitation for investigation of translational mobility in the cytoplasm and on plasma membranes using different fluorophores for intracellular applications of FCS. Here we show an application of this approach to study the mobility of the TRAF2-protein in cytoplasm of cells. Diffusion coefficients of the TRAF2-protein were determined and we can show that the coefficient depends on the location of the TRAF2-protein in the cytoplasm: when it is close to the membrane the diffusion coefficient is

Raum: Schloss remarkably slower than within the cytoplasm. We also want to show an application of FCS to study gap junction intercellular membrane channels. Gap junction channels provide direct cell-cell communication. We tagged the protein subunits of gap junctions with an autofluorescent reporter green fluorescent protein (GFP) to examine the dynamics of gap junction hemichannels in the plasma membrane of living cells. Both single molecule results are in good agreement with predictions based on structural data. SYBP 4.4 Do 17:45 Schloss Two-Photon Fluorescence Spectroscopy of Tryptophan Containing Proteins — •Markus Lippitz1 , Wolfgang Erker2 , Heinz e1 — 1 Institute of physical chemistry, Decker2 , and Thomas Basch´ University of Mainz, Germany — 2 Institute of molecular biophysics, University of Mainz, Germany The binding of oxygen to hemocyanins is an example of cooperative behaviour in proteins. The intrinsic fluorescence intensity of the tryptophan residues in hemocyanin signals the amount of bound oxygen. Single molecule detection is expected to give information about the oxygenation distribution and fluctuation which should lead to deeper insights in the cooperativity of complex proteins. Difficulties of excitation in the UV can be avoided by nonlinear two-photon excitation with a pulsed laser source in the range of 550 – 600 nm. Photobleaching of the fluorophores is a limiting process in single molecule experiments. In a first step we examined the photobleaching quantum efficiency of tryptophan in aqueous solution and in proteins. In the case of hemocyanin with about 4 counts on the photodetector before photobleaching, the diffusion of individual proteins can be detected by fluorescence correlation spectroscopy. When the environment of the tryptophans is more favourable imaging of proteins becomes possible. On the ensemble level we investigate the cooperative oxygen binding properties of hemocyanin. The oxygen binding equilibrium can be modified in a one-photon process with the same laser source used for two-photon excitation. Oxygen is released light driven from the binding center enabling us to modify the binding equilibrium. SYBP 4.5 Do 17:45 Schloss Spectroscopy of biomolecules in the conformational fingerprint region — •Peter Uhd Jepsen, Bernd Fischer, Markus Walther, and Hanspeter Helm — Department of Molecular and Optical Physics, Fakult¨at f¨ ur Physik, Albert-Ludwigs-Universit¨at Freiburg, Hermann-Herder-Str. 3, D-79104 Freiburg, Germany The lowest vibrational modes of large organic molecules are found in the spectral range below 150 cm−1, and form characteristic fingerprints with information about the conformation of the molecules. Although still relatively unexplored, the far infrared therefore represents a promising spectral region for recognition of the conformational state of large biomolecules such as proteins and DNA sequences. THz time-domain spectroscopy (THz-TDS) has over the last decade proven to be a highly versatile experimental tool in physics and chemistry. It has opened new avenues of static and ultrafast transient spectroscopy studies in the far infrared region, which traditionally has been difficult to approach by other techniques. An open question which currently attracts much attention is: can coherent THz radiation be used with the same impact in biochemical and medical research? We will present results from our recent work with THz-TDS on biological chromophores, vitamins, the four nucleic acids, small DNA sequences, and pharmaceutical molecules. Apart from new spectroscopic information in the form of a database of novel absorption spectra of many biomolecules, we believe that THz-TDS can be applied for detection and recognition of small amounts of a wide range of biologically relevant molecules.

Symposium Biophotonik SYBP 4.6 Do 17:45 Schloss Biochemische Diagnostik mittels Excited State AbsorptionsSpektroskopie — •Christian Spitz, David von Seggern, Gisela Grunwaldt und Ralf Menzel — Universit¨at Potsdam, Am Neuen Palais 10, 14469 Potsdam Excited state absorption (ESA) Spektroskopie fragt elektronische ¨ Uberg¨ ange ab, die vom ersten angeregten Zustand ausgehen. Da ¨ diese Uberg¨ ange im Allgemeinen in wesentlich weiter ausgedehnte Elektronenorbitale f¨ uhren, sind sie h¨aufig sehr viel empfindlicher f¨ ur die Umgebung der untersuchten Substanz als die erste Anregung aus dem Grundzustand. Daher bietet sich die ESA von intermolekularen Wechselwirkungen als biochemischer Sensor an. Zwei Beispiele f¨ ur die erfolgreiche Anwendung der ESA werden vorgestellt: Auf der einen Seite wird nachgewiesen, dass der intramolekulare Elektronentransfer in speziellen Pyrenylbenzol Verbindungen stark von der umgebenden L¨osungsmittelpolarit¨at abh¨angt und dar¨ uberhinaus ein intermolekularer Elektronentransfer unter speziellen Bedingungen stattfindet. Auf der anderen Seite wird die Denaturierung von Myoglobin in den ESA-Spektren an kovalent ans Protein gebundenen Fluoreszin Sensoren beobachtet. Bei der Entfaltung des Proteins ¨andert sich die Umgebung der Chromophore, was sich sehr gut in den Spektren widerspiegelt. In beiden Beispielen wird die ESA Methode mit herk¨ommlicher Fluoreszenztechnik verglichen und die Vorteile der ESA Spektroskopie werden dargelegt. SYBP 4.7 Do 17:45 Schloss Multistep photoinduced electron/hole transfer in nanoscale biomimetic models studied by time-resolved spectroscopy — •Zenkevich Eduard for the A.M. Shulga collaboration — Institute of Molecular and Atomic Physics, F. Skaryna Avenue 70, 220072 Minsk, Belarus — TU Chemnitz, Institute of Physics 122501, 09107 Chemnitz Using static and time-resolved picosecond fluorescent and femtosecond pump-probe set-up, the dynamics of non-radiative relaxation processes (including charge separation and energy transfer) have been studied in the triads with controlable geometry prepared via non-covalent binding interactions of dipyridyl substituted tetrapyrrole extra-ligands (porphyrin, chlorin, tetrahydroporphyrin) with Zn-octaethylporphyrin dimers which, in its turn, are covalently linked to electron acceptors (quinone, pyromellitimide). It has been shown that the directionality and efficiency of the photoinduced charge separation is a function of redox and photophysical properties of interacting subunits as well on the solvent polarity and temperature. The strong quenching of the dimer S1 -state is due to energy and sequential electron transfer processes to the extraligand, which are faster than a slower electron transfer dimer→acceptor (toluene, 293 K). The extra-ligand S1 -state decay is governed by competing processes: a bridge mediated long-range superexchange electron transfer ligand→acceptor and photoinduced hole transfer ligand→dimer followed by superexchange electron transfer steps to low-lying CT states. SYBP 4.8 Do 17:45 Schloss THz-Spektroskopie an Biomolek¨ ulen - Niederfrequente Molek¨ ulschwingungen als direkter Fingerprint der Struktur — •Markus Walther, Bernd M. Fischer, Hanspeter Helm und Peter Uhd Jepsen — Molek¨ ul und Optische Physik, Albert-LudwigsUniversit¨at Freiburg i. Br. Das fern-infrarote (FIR) Spektrum großer organischer Molek¨ ule wird dominiert von niederfrequenten Schwingungsmoden der molekularen Kette (Torsionen, out-of-plane Moden). Aufgrund des kollektiven Charakters dieser Bewegungen h¨angen Resonanzfrequenz, Linienbreite und Absorptionst¨arke empfindlich von der Struktur ab. Das FIR Spektrum liefert somit einen sehr direkten Fingerabdruck der Konformation und Struktur großer Molek¨ ule. Die THz-Spektroskopie eignet sich als Verfahren zur Aufnahme breitbandiger Molek¨ ulspektren(10 cm−1 -130 cm−1 ) und erm¨oglicht außerdem Untersuchungen mit hoher Zeitaufl¨osung. Wir stellen die Ergebnisse unserer Untersuchungen verschiedener Biomolek¨ ule vor, wie z.B. Chromophore [1], Vitamine, Nukleins¨auren und kleiner DNA-Sequenzen. Unsere Resultate demonstrieren die hohe Empfindlichkeit der THz-Spektren, die es nicht nur erm¨oglicht, chemisch ¨ahnliche Molek¨ ule zu unterscheiden, sondern auch R¨ uckschl¨ usse auf Struktur und Umgebung der Molek¨ ule zul¨asst [2] und sogar zwischen verschiedenen Isomeren desselben Molek¨ uls zu unterscheiden vermag. Diese Arbeit wird von der DFG im SFB 276 C14 gef¨ordert. [1] M. Walther et al., Chem. Phys. Lett. 332 389 (2000) [2] M. Walther et al., in print, Biospectroscopy (2002)

Donnerstag SYBP 4.9 Do 17:45 Schloss Monitoring Protease Activity on a Single Molecule Scale using Two-Photon Cross-Correlation and FRET Analysis — •Katrin G. Heinze1 , Tobias Kohl1 , Rene Kuhlemann2 , Andre Koltermann2 , and Petra Schwille1 — 1 Max-Planck-Institute for biophys. Chemistry, Experimental Biophysics Group, D-37077 G¨ottingen — 2DIREVO Biotech AG, D-50829 K¨oln We have developed an assay for quantitatively monitoring enzyme kinetics utilizing a combination of Fluorescence Two-Photon CrossCorrelation (TPCC) and Resonance Energy Transfer (FRET) analysis of fluorescent proteins on a single molecule scale. While FRET is a technique relying on the distance-dependent energy transfer between adjacent fluorophores, TPCC, an extension of FCS based on two-photon excitation (TPE), is independend of fluorophore position and allows for detection of the dissociation or association of molecules with spectrally different emissions. We monitored a protease digest of a fusion protein of the fluorescent proteins, rsGFP and DsRed, connected by a linker containing the target site for the Tabacco Etch Virus protease TEV. The use of two-photon excitation (TPE) conferred the added benefit of efficient excitation of both fluorophores by the same wavelength and a significant reduction of background and photobleaching. These highly sensitive online measurements of the TEV protease cleavage reaction in vitro can be extended to in vivo situations and may provide a useful model system for studying protease activity or protein degradation in biological processes such as apoptosis or viral infection. SYBP 4.10 Do 17:45 Schloss Femtosekunden-LIBS-Mikroskopie — •Andreas Assion, Mathias Wollenhaupt, Lars Haag, Fedor Mairorov, Cristian Sarpe-Tudoran und Thomas Baumert — Universitaet Kassel Wir stellen ein neues Mikroskopieverfahren und erste Anwendungen auf Fragestellungen in der Pflanzenphysiologie vor. Mit diesem Mikroskopieverfahren ist es moeglich Spurenelemente in biologischen Systemen mit einer hohen raeumlichen Aufloesung (longitudinal im nm-Bereich) nachzuweisen. Die Femtosekunden-LIBS-Mikroskopie ist eine Kombination der Femtosekunden-Lasertechnik mit der Nachweistechnik der Laser induzierten breakdown Spektroskopie (LIBS), wobei diese in ein konfokales Mikroskop integriert wird. In einer ersten Anwendung wollen wir die Femtosekunden-LIBS-Mikroskopie verwenden, um am Modellsystem der Sonnenblumenkeimlingen Pflanzenwachstumsprozesse zu studieren. Diese Arbeiten werden in einer Kooperation mit Herrn Prof. Kutschera (Pflanzenphysiologie Universitaet Kassel) durchgefuehrt. Der Ausgangspunkt dieser Arbeiten ist, dass die lokal gebundene Ca- Ionenkonzentration eine funktionale Rolle fuer Pflanzenwachstumsprozesse haben kann. Mit der Femtosekunden-LIBS-Mikroskopie sind wir in der Lage lokal gebundene Ca-Ionen in der epidermen Zellwand der Keimlinge nachzuweisen. Es werden erste experimentelle Ergebnisse vorgestellt und diskutiert. SYBP 4.11 Do 17:45 Schloss Caging Single Molecules — •Elke Haustein, Dag Scherfeld, and Petra Schwille — Max-Planck-Institute for Biophys. Chemistry, Experimental Biophysics Group, D-37077 G¨ottingen Currently, very few strategies of sample preparation for single molecule analysis exist. Open volume techniques have the disadvantage that molecules can only be detected for a short time, while immobilization techniques, such as tethering the molecules to a surface or embedding them in gels, may perturb the function of molecules. Here we propose a novel technique of capturing single molecules that combines the major advantages of the currently available approaches. Through use of lipid vesicles the size of a confocal volume element, we can confine the movement of molecules to the spatial dimensions of a focal spot without the need for chemical linkers. Thus, the observable kinetics is mainly determined by the photophysics of the chromophore. Used in conjunction with a laser trap, standard measurements, such as TCSPC, can be performed with the added benefit that the microenvironment surrounding the molecules can be controlled and individually varied. This technique can be extended for use in measuring enzyme reactions kinetics where the confined volume may provide advantageous diffusional constraints to promote reactions not favored in dilute solution. SYBP 4.12 Do 17:45 Schloss Excitonic Interactions in Mesoscopic Molecular Assemblies — •Joerg Zimmermann, Xanthipe J. Jordanides, and Graham R. Fleming — University of California, Berkeley, Department of Chemistry

Symposium Biophotonik Excitonic coupling between dye molecules is the key mechanism for distribution and vectorial transfer of excitation energy in supramolecular assemblies, thus employed in molecular electronics as well as in photosynthetic light harvesting. It can be described using different levels of complexity, reaching from the simple point-dipole approximation (PDA) to sophisticated ab-initio methods. However, when it comes to mesoscopic systems, costly methods are not suitable due to the large size of the system. Recently, a new method called TDC was developed and applied to the reaction center of photosynthetic bacteria [1,2]. TDC is a promising approach to larger systems because the ”resolution” of the method is adjustable. This is demonstrated for aggregates of free-base porphyrins varying the number of molecules within the aggregate. The TDC results are compared to PDA and distributed-monopole-approximation calculations. All three methods are then applied to model the absorption spectrum of a mesoscopic porphyrin aggregate [3] showing the failure of the more simple approaches. [1] B.P. Krueger, G.D. Scholes, G.R. Fleming, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5378 [2] G.D. Scholes, X.J. Jordanides, G.R. Fleming, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1640 [3] C. Endisch, C. B¨ottcher, J.-H. Fuhrhop, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8273 SYBP 4.13 Do 17:45 Schloss Spectroscopy of the B800 Band of Individual Light Harvesting 2 (LH2) Complexes from Rhodospirillum molischianum. — •C. Hofmann1 , M. Ketelaars2 , M. Matsush*ta3 , J. Schmidt3, H. ohler5 — 1 Department of Physics Michel4 , T.J. Aartsma2 , and J. K¨ and CeNS, University of Munich — 2 Department of Biophysics, Leiden University — 3 Centre for the Study of Excited States of Molecules, Leiden University — 4 Department of Molecular Membrane Biology, MPI of Biophysics Frankfurt — 5 Experimental Physics 4, University of Bayreuth Photosynthesis involves the absorption of light and the rapid transfer of energy towards the photochemical reaction centre. The great difficulty to determine the various parameters that play a role in the description of the electronic structure of light-harvesting complexes is the fact that the optical absorption lines are inhom*ogeneously broadened as a result of heterogeneity in the ensemble of absorbing pigments. We have circumvented this problem by studying individual LH2 complexes from the photosynthetic purple bacterium Rhodospirillum molischianum at 1.4 K. These complexes consists of 24 BChl a molecules arranged in C8 symmetry in two concentric rings containing eight and sixteen pigments, respectively. For the BChl a molecules of the eight-ring (B800) several relatively narrow absorption lines are observed. We will present the dependence of the spectra on intensity and polarisation of the incident radiation. We could observe spectral diffusion as well as sudden changes in the spectral position of individual lines. Rotating the polarisation of the incident laser light allows us to determine the mutual orientations of the involved transition-dipole moments. SYBP 4.14 Do 17:45 Schloss Photophysics of the Green Fluorescent Protein (GFP) on the single molecule level — •Gregor Jung and Andreas Zumbusch — Department Chemie, LMU M¨ unchen, Butenandtstr. 11, 81377 M¨ unchen Since the discovery of the unique in-vivo labelling properties of GFP, this protein has attracted a lot of attention. The natural fluorescence is entirely due to internal interactions of aminoacids within the protein. Thus, the fluorophor acts as a probe of the local environment, the protein matrix. Mutations in the primary structure consequently lead to changes in both the static and dynamic fluorescence features of GFP. Information about the protein dynamics are obtained by studying fluorescence dynamics. In our contribution, we show results of the past 5 year. The underlying investigations of 12 mutants have been performed using fluorescence correlation (FCS) and single molecule spectroscopy. SYBP 4.15 Do 17:45 Schloss Monitoring gamma-subunit movement in reconsituted single EFoF1 ATP synthase by fluorescence resonance energy transfer — •Michael B¨ orsch, Manuel Diez, Boris Zimmermann, and Peter Gr¨ aber — Institut f¨ ur Physikalische Chemie, Universit¨at Freiburg, Albertstr. 23 a, 79104 Freiburg, Germany

Donnerstag The membrane-bound enzymes H+ ATP synthases contain two coupled rotary motors that drive catalysis. We applied a single molecule spectroscopy approach to monitor the internal rotation of the gammasubunit of the F1 part against its static counterpart, the b-subunits of the Fo part. We specifically attached two fluorophores to H+ ATP synthase from E. coli, namely Cy5 at the gamma-subunit and tetramethylrhodamine at one b-subunit. After reconstitution into liposomes, these enzymes regained their full catalytic activity as measured by ATP synthesis rates. Fluorescence resonance energy transfer (FRET) was monitored in photon bursts of freely diffusing proteoliposomes using a confocal setup for single molecule detection. Incubation with non-hydrolysable AMPPNP resulted in stable intensity ratios within a photon burst. This corresponds to a fixed gamma-subunit orientation. We detected three different FRET efficiencies, i.e. gamma-subunit orientations. After addition of ATP a consecutive order of three distinguishable FRET efficiencies was observed within the bursts, indicating a stepwise unidirectional gamma-subunit movement against the b-subunits. SYBP 4.16 Do 17:45 Schloss Hochaufgel¨ oste optische Abbildung einer Kernmembran mittels Optischer Rasternahfeldmikroskopie — •C. H¨ oppener, D. Molenda, H. Fuchs und A. Naber — Physikalisches Institut, WilhelmKlemm-Str. 10, 48149 M¨ unster Die optische Abbildung einzelner nukle¨arer Porenkomplexe in der Kernmembran von Oocyten des Krallenfrosches Xenopus Laevis war lange Zeit nicht m¨oglich, da der minimale Abstand der Kernporen von etwa 120 nm deutlich unterhalb des Beugungslimits konventioneller Lichtmikroskope im sichtbaren Spektralbereich liegt. Mit der optischen Rasternahfeldmikroskopie (SNOM) steht inzwischen aber eine Technik zur Verf¨ ugung, die an relativ glatten Oberfl¨achen optische Aufl¨osungen weit unterhalb von 100 nm erm¨oglicht. Dazu wird eine submikroskopische Lichtquelle bis auf wenige Nanometer an die untersuchte Oberfl¨ache herangef¨ uhrt und diese dann lateral Punkt f¨ ur Punkt abgetastet. Wir haben vor kurzem in die Nahfeldmikroskopie eine neue Abstandskontrolle eingef¨ uhrt, die es erlaubt, auch biologische Proben unter Fl¨ ussigkeit zerst¨orungsfrei abzubilden. Auf diese Weise ist es nun gelungen, die fluoreszenzmarkierte Kernmembran von Oocyten unter Fl¨ ussigkeit mit einer optischen Aufl¨osung von etwa 50 nm abzubilden und erstmals die Kernporen optisch voneinander zu unterscheiden. SYBP 4.17 Do 17:45 Schloss On single molecule detection with a SNOM by scanning probe enhanced elastic resonant scattering (SPEERS) — •U.C. Fischer1 , J. Heimel1 , E. Bortchagovsky2 , and H. Fuchs1 — 1 Physikalisches Institut, Universitaet Muenster — 2 Institute of Semiconductor physics, Kiev, Ukraine Images of small domains in a monolayer of J-aggregated dye molecules were obtained with a SNOM (Scanning Near Field Optical Microscope) with the tetrahedral tip as a light emitting probe and an auxiliary STM mode for distance control [1,2]. 20 nm domains could be imaged with a high contrast especially well in a depolarized imaging mode [3]. The contrast is tentatively explained by a scanning probe enhanced elastic resonant scattering process (SPEERS)[4]. This mechanism is closely related to a recently discovered phenomenon, that the transmission of a planar gold film can be increased [5] and its absorption can be decreased by the adsorption of a light absorbing layer of dye molecules. This work was supported by the Volkswagen foundation [1] J. Koglin, U.C. Fischer, H. Fuchs. Phys. Rev. B 55 (12), 79777984 (1997); [2] J. Heimel, U.C. Fischer, H. Fuchs. J. Microscopy 202, 53-59 (2001); [3] J. Heimel et al. to be published; [4] U. C, Fischer, J. Heimel. Jpn. J. Appl. Phys. 40, 4391-4394 (2001); [5] U. C. Fischer, E. Bortchagovsky, J. Heimel. Submitted for publication

Symposium Femtosekundenspektroskopie

Tages¨ ubersichten

FEMTOSEKUNDENSPEKTROSKOPIE (SYFS)

Prof. Dr. E. Riedle Lehrstuhl f¨ ur BioMolekulare Optik Oettingenstraße 67 80538 M¨ unchen E-Mail: [emailprotected]

Dr. R. de Vivie-Riedle MPI f¨ ur Quantenoptik Hans-Kopfermann-Straße 1 85748 Garching E-Mail: [emailprotected]

Das Gebiet der Femtosekundenspektrsokopie hat in den vergangenen Jahren sowohl im Bereich der Pulserzeugung und Charakterisierung (Quantenoptik), als auch im Bereich der Spektroskopie und Dynamik (Molek¨ ulphysik, Atomphysik und Chemische Physik) weltweit eine große Bedeutung erlangt. Speziell ist es erfreulich, daß gerade in Deutschland einige der wesentlichen Beitr¨age entstanden sind. Eine Reihe dieser Arbeiten wird im Rahmen des Symposiums vorgestellt. Eine Vielzahl weiterer Beitr¨age finden Sie in den (teilweise gemeinsamen) Fachsitzungen Femtosekundenspektroskopie I bis VIII und den Postersitzungen der Molek¨ ulphysik und Quantenoptik, sowie auch in Fachsitzungen der Atomphysik. Das Symposium ist eine gemeinsame Veranstaltung der Fachverb¨ande Molek¨ ulphysik und Quantenoptik.

¨ ¨ UBERSICHT DER HAUPTVORTRAGE (H¨orsaal HS 15/E07) Hauptvortr¨ age SYFS I

Di

14:00

(HS 15/E07)

SYFS II

Di

14:30

(HS 15/E07)

SYFS III SYFS IV SYFS V

Di Di Di

15:00 15:30 16:30

(HS 15/E07) (HS 15/E07) (HS 15/E07)

SYFS VI

Di

17:00

(HS 15/E07)

SYFS VII

Di

17:30

(HS 15/E07)

SYFS VIII

Di

18:00

(HS 15/E07)

Generation of supershort optical pulses using molecular phase modulation, Georg Korn, Mikalai Zhavoronkov Zeitaufl¨ osende Elektronenspektroskopie mit gepulster EUV-Strahlung: von Femto- zu Attosekunden, Markus Drescher Messung der Frequenz von Licht mit kurzen Laserpulsen, Thomas Udem Adaptive koh¨ arente Steuerung von Quantenph¨ anomenen, Marcus Motzkus Analyse ultraschneller Prozesse in angeregten Molek¨ ulen und Clustern mit Femtosekunden-zeitaufgel¨ oster Photoelektronenspektroskopie, Wolfgang Radloff, Volker Stert, Parviz Farmanara, Hans-Hermann Ritze Dynamik und Spektroskopie intramolekularer Wasserstoffbr¨ ucken, Oliver K¨ uhn Simulation dissipativer Quantendynamik: Ultraschnelle Elektrontransfer-Prozesse in Fl¨ ussigkeiten, Michael Thoss IR-Spektroskopie zur Aufkl¨ arung ultraschneller struktureller Dynamik in biologischen Systemen, Rolf Diller, Johannes Herbst, Karsten Heyne

Symposium Femtosekundenspektroskopie

Hauptvortr¨ age

Hauptvortr¨ age Hauptvortrag

SYFS I Di 14:00 HS 15/E07 Generation of supershort optical pulses using molecular phase modulation — •Georg Korn and Mikalai Zhavoronkov — MaxBorn-Institut, Max-Born-Str. 2A, 12489 Berlin Pulses below 4fs have been generated using an impulsively excited Raman-active gas. A first intense pulse generates a strong molecular vibration. A second delayed pulse which is shorter than the molecular vibrational period experiences a strong phase modulation due to the fast refractive index change induced by the molecular motion. The additionally by molecular phase modulation generated frequency components could be compressed with chirped mirrors only.

Hauptvortrag SYFS II Di 14:30 HS 15/E07 Zeitaufl¨ osende Elektronenspektroskopie mit gepulster EUVStrahlung: von Femto- zu Attosekunden — •Markus Drescher — Universit¨at Bielefeld, Fakult¨at f¨ ur Physik, Universit¨atsstr. 25, 33615 Bielefeld Ultrakurze Lichtpulse im EUV Spektralbereich – erzeugt als Harmonische hoher Ordnung von intensiven Laserpulsen – bieten faszinierende M¨oglichkeiten f¨ ur die zeitaufl¨osende Spektroskopie. Zum Einen erlauben die inzwischen realisierten Photonenenergien > 60 eV Untersuchungen transienter Ph¨anomene an Innerschalen-Zust¨anden. J¨ ungste Ergebnisse eines vis pump/EUV-probe Experiments weisen z.B. den Zeitablauf des Elektronentransports zur Oberfl¨ache in einem p-GaAs Halblei¨ ter anhand der Anderung der Ga-3d Bindungsenergie nach einem Photoanregungsimpuls mit fs-Aufl¨osung nach. Zum Anderen l¨aßt sich die Zeitaufl¨osung, die im sichtbaren Spektralbereich prinzipiell durch die Licht-Schwingungsperiode von ca. 2 fs begrenzt ist, jetzt bis in den Attosekundenbereich ausdehnen. Die Photoionisation freier Kryptonatome in Gegenwart eines sichtbaren Laserfeldes stellt eine Methode zur Kreuzkorrelation der EUV-Intensit¨at mit der Laser-Feldst¨arke dar und erlaubt die Messung der EUV-Pulsl¨ange zu 650 as mit einer Genauigkeit von 150 as. Damit steht ein Instrument zur Verf¨ ugung, das die Beobachtung der Dynamik der Elektronen-“bewegung” auf deren nat¨ urlicher Zeitskala erm¨oglicht. Hauptvortrag

SYFS III Di 15:00 HS 15/E07 Messung der Frequenz von Licht mit kurzen Laserpulsen — •Thomas Udem — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Straße 1, D-85748 Garching

Hauptvortrag

SYFS IV Di 15:30 HS 15/E07 Adaptive koh¨ arente Steuerung von Quantenph¨ anomenen — •Marcus Motzkus — Max-Planck-Institut f¨ ur Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Straße 1, D-85748 Garching Spektroskopie mit Femtosekundenimpulsen erlaubt die Untersuchung schnellster dynamischer Prozesse in Molek¨ ulen in Echtzeit (Femtochemie). Dar¨ uber hinaus k¨onnen ultrakurze Laserimpulse auch dazu eingesetzt werden, Quantenph¨anomene in Atomen und Molek¨ ulen gezielt zu steuern. Um dabei eine optimale Kontrolle zu erreichen, muss die Phase und Amplitude des elektrischen Feldes an die wechselwirkenden Potentiale des Quantensystems angepasst werden. Unter der Verwendung ansteuerbarer Modulatoren, die eine in weiten Grenzen beliebige Formung von fs-Impulsen erlauben, und dem Einsatz von selbstlernenden Algorithmen er¨offnet sich hierbei die M¨oglichkeit, Kontrolle auch u ¨ber solche Molek¨ ulsysteme zu erreichen, deren Potentialfl¨achen nur n¨aherungsweise bekannt sind. Am Beispiel kleinerer Systeme werden zun¨achst die Funktionsweise des adaptiven Aufbaus und die Prinzipien der koh¨arenten Kontrolle demonstriert. Anschließend werden erfolgreiche Kontrollexperimente an komplexen Systemen vorgestellt, die bis hin zu biologischen Proben reichen. [1] H. Rabitz, R. de Vivie-Riedle, M. Motzkus und K.-L. Kompa, Science 288 (2000) 824 [2] T. Hornung, R. Meier, D. Zeidler, K. L. Kompa, D. Proch und M. Motzkus, Appl. Phys. B 71 (2000) 277 [3] T. Hornung, R. Meier und M. Motzkus, Chem. Phys. Lett. 326 (2000) 445 [4] D. Zeidler, S. Frey, K.-L. Kompa und M. Motzkus, Phys. Rev. A

64 (2001) 023420

Hauptvortrag SYFS V Di 16:30 HS 15/E07 Analyse ultraschneller Prozesse in angeregten Molek¨ ulen und Clustern mit Femtosekunden-zeitaufgel¨ oster Photoelektronenspektroskopie — •Wolfgang Radloff, Volker Stert, Parviz Farmanara und Hans-Hermann Ritze — Max-Born-Institut f¨ ur Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie, Max-Born-Str. 2A, D12489 Berlin Die Anwendung des Photoelektron-Photoion-Koinzidenz Nachweises in Pump-Probe Experimenten mit Femtosekunden-Laserimpulsen erlaubt die Analyse der Dynamik und Energetik von ultraschnellen Prozessen in Molek¨ ulen und Clustern. Typische Prozesse, die auf diese Weise studiert wurden, sind die interne Konversion in Toluol-Molek¨ ulen und -Dimeren sowie die photoinduzierte Intracluster-Reaktion in Ba...FCH3 . Im ersteren Fall konnte der ultraschnelle Transfer von elektronischer Energie in Schwingungsenergie direkt verfolgt und analysiert werden. Im zweiten Beispiel gelang es, in Verbindung mit ab-initio Berechnungen der betreffenden Potentialfl¨achen die Natur des Zwischenzustands in der Intracluster-Reaktion aufzukl¨aren. Hauptvortrag

SYFS VI Di 17:00 HS 15/E07 Dynamik und Spektroskopie intramolekularer Wasserstoffbr¨ ucken — •Oliver K¨ uhn — Institut f¨ ur Chemie, Physikalische und Theoretische Chemie, Freie Universit¨at Berlin, Takustr. 3, D-14195 Berlin Die Femtosekundenspektroskopie im infraroten Spektralbereich er¨offnet die M¨oglichkeit, die Dynamik von Protonen in Wasserstoffbr¨ ucken A-H...B zu untersuchen und somit insbesondere zum Verst¨andnis (a) intramolekularer und intermolekularer Schwingungsenergieumverteilung und (b) des Einflusses der niederfrequenten A...B Schwingung beizutragen [1]. Die theoretische Simulation der ultraschnellen Protonenbewegung erfordert eine Kombination von Methoden der Quantenchemie und Quantendynamik. In diesem Beitrag werden Resultate zur Wasserstoffbr¨ uckendynamik in Phthals¨auremonomethylester [1] im elektronischen Grundzustand vorgestellt. Die Potentialenergiefl¨achen f¨ ur die Kernbewegung werden dabei zun¨achst in voller Dimensionalit¨at auf der Grundlage der kartesischen Reaktionsfl¨achenmethode bestimmt [2]. Ausgehend von einer Analyse der intramolekularen lasergetriebenen Dynamik im Rahmen der zeitabh¨angigen Hartree-Methode [3] wird im weiteren ein 9-dimensionales Modell identifiziert, das eine numerisch exakte Propagation der Kernwellenfunktion mit Hilfe des multiconfiguration-time-dependent Hartree (MCTDH) Verfahrens erlaubt [4]. Das Verst¨andnis der intramolekularen Dynamik erm¨oglicht die Konstruktion eines Modell-Hamiltonians zur Behandlung der Wechselwirkung mit der L¨osungsmittelumgebung. Der Einfluss von Phasen- und Energierelaxation wird im Rahmen der Methoden der dissipativen Quantendynamik [5] untersucht. [1] J. Stenger, D. Madsen, J. Dreyer, E. T. J. Nibbering, P. Hamm, T. Elsaesser, J. Phys. Chem. A 105, (2001) 2929. [2] H. Naundorf, J. A. Organero, A. Douhal, O. K¨ uhn, J. Chem. Phys. 110 (1999) 1128. [3] G. K. Paramonov, H. Naundorf, O. K¨ uhn, Eur. Phys. J. D 14 (2001) 205. [4] H. Naundorf, G. A. Worth, H.-D. Meyer, O. K¨ uhn, J. Phys. Chem A 106 (2002). [5] V. May, O. K¨ uhn, Charge and Energy Transfer Dynamics in Molecular Systems, Wiley-VCH, Berlin, (2000).

Hauptvortrag

SYFS VII Di 17:30 HS 15/E07 Simulation dissipativer Quantendynamik: Ultraschnelle Elektrontransfer-Prozesse in Fl¨ ussigkeiten — •Michael Thoss — Theoretische Chemie, TU-M¨ unchen, 85747 Garching Die Beschreibung der Dynamik von Elektrontransfer-Prozessen in Fl¨ ussigkeiten erfordert Methoden der dissipativen Quantendynamik. Im Vortrag wird eine Methode vorgestellt, die auf einem iterativen HybridVerfahren beruht. Dabei wird zun¨achst das Gesamtsystem in einen

Symposium Femtosekundenspektroskopie ’Kern’ und ein ’Reservoir’ aufgeteilt. Die Dynamik des ’Kerns’ wird mit einer akkuraten quantenmechanischen Methode beschrieben, w¨ahrend das ’Reservoir’ approximativ behandelt wird. Anschließend wird die Zahl der ’Kern’-Freiheitsgrade systematisch vergr¨oßert bis Konvergenz erreicht ist. Das Potential der Methode wird durch Anwendungen auf das SpinBoson Problem (als Modell f¨ ur Elektrontransfer-Reaktionen in polaren Fl¨ ussigkeiten) sowie auf ultraschnelle, photoinduzierte Elektrontransfer¨ Reaktionen in Ubergangsmetallkomplexen demonstriert.

Hauptvortrag

SYFS VIII Di 18:00 HS 15/E07 IR-Spektroskopie zur Aufkl¨ arung ultraschneller struktureller Dynamik in biologischen Systemen — •Rolf Diller1 , Johannes Herbst1 und Karsten Heyne2 — 1 Freie Universit¨at Berlin, FB Physik, Arnimallee 14, 14195 Berlin — 2 Max-Born-Institut, Max-Born-Str. 2A, 12489 Berlin Zeitaufgel¨oste Infrarotspektroskopie eignet sich hervorragend zur Untersuchung schneller molekularer Dynamik photoinduzierter Reaktionen.

Hauptvortr¨ age Durch transiente Schwingungsspektren der Reaktanden lassen sich Struktur¨anderungen, Schwingungsrelaxation und ”Antwort” der Umgebung weitaus besser beschreiben als durch elektronische Spektren. Eine interessante Anwendung findet sich bei Photoreaktionen in Proteinumgebung, die ein hohes Maß an Optimierung bzw. Spezifizierung zeigen. Hier wurden am System Bakteriorhodopsin entscheidende Fortschritte erzielt und aktuelle Fragen gekl¨art. Es konnte anhand der Kinetik charakteristischer Schwingungsbanden zum ersten Mal direkt gezeigt werden, daß die all-trans zu 13-cis Isomerisierung des Retinal-Chromophors innerhalb von ca. 500 fs erfolgt. Die einzelnen kinetischen Komponenten sowie spektrale Signalbeitr¨age im Bereich von Proteinbanden geben weiteren Aufschluß u ¨ber den Reaktionsablauf, die Relaxation des Systems nach seiner R¨ uckkehr zum elektronischen Grundzustand und u ¨ber die Wechselwirkung zwischen Chromophor und Umgebung. Eine teilweise Entkoppelung - und damit getrennte Beobachtbarkeit - der sich u ¨berlagernden molekularen Prozesse erzielt man durch den Austausch des nativen Retinal-Chromophors gegen all-trans - geblocktes Retinal.

Symposium Photonik

Tages¨ ubersichten

PHOTONIK

Prof. Dr. F. Lederer a , Prof. Dr. G. Leuchs

b

a

b

Friedrich-Schiller-Universit¨at Jena, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena (pfl@uni-jena.de) Friedrich-Alexander-Universi¨at Erlangen-N¨ urnberg, Staudtstr. 7 B2, 91058 Erlangen ([emailprotected])

¨ ¨ UBERSICHT DER HAUPTVORTRAGE (H¨orsaal HS 11/215) Hauptvortr¨ age SYIP I SYIP II

Mi Mi

14:00 14:30

(HS 11/215) (HS 11/215)

SYIP III

Mi

15:00

(HS 11/215)

SYIP IV SYIP V

Mi Mi

15:30 16:30

(HS 11/215) (HS 11/215)

SYIP VI SYIP VII

Mi Mi

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SYIP VIII

Mi

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(HS 11/215)

Faserlaser und Verst¨ arker bei h¨ ochsten Leistungsdichten, Holger Zellmer Optische Signal¨ ubertragung: Kommt das Ende des Wachstums?, Fedor Mitschke Optische Signalverarbeitung f¨ ur die Terabit/s-Daten¨ ubertragung, Hans-Georg Weber Markttrends bei optischen Netzwerken, Rainer Fechner Einsatz photonischer Kristalle in aktiven und passiven Bauelementen der Optoelektronik, Johann Peter Reithmaier, Martin Kamp, Alfred Forchel Wellenleiterarrays oder die diskrete Welt der Optik, Ulf Peschel Adaptive Wellenleitung durch r¨ aumliche optische Solitonen, Cornelia Denz, Carsten Weilnau, Markus Ahles, J¨ urgen Petter R¨ aumliche Solitonen in Resonatoren: Physik, Anwendungen und spekulative Assoziationen, Carl-Otto Weiss

Symposium Photonik

Hauptvortr¨ age

Hauptvortr¨ age Hauptvortrag SYIP I Mi 14:00 HS 11/215 Faserlaser und Verst¨ arker bei h¨ ochsten Leistungsdichten — •Holger Zellmer — Friedrich Schiller Universit¨at Jena, Institut f¨ ur Angewandte Physik, Max Wien Platz 1, 07743 Jena Aufgrund neuer Entwicklungen im Bereich der Hochleistungsdiodenlaser ist es m¨oglich geworden, mit Hilfe von Faserlasern und -verst¨arkern beugungsbegrenzte Strahlung mit mehr als 100 W im kontinuierlichen bzw. einigen Millijoule im gepulsten Betrieb zu erreichen. Wegen der hohen Wechselwirkungsl¨ange und Intensit¨at spielen nichtlineare Effekte jedoch eine sehr viel gr¨oßere Rolle als bei herk¨ommlichen Oszillatoren bzw. Verst¨arkern in Kristallen. Spezielle Faserdesigns erlauben dennoch durch einen großen Modenfelddurchmesser, die nichtlinearen Effekte auf ein Minimum zu reduzieren und trotzdem eine nahezu beugungsbegrenzte Strahlqualit¨at zu liefern. Es ist ferner sogar m¨oglich, durch eine geeignete Manipulation der zeitlichen bzw. spektralen Eigenschaften der Strahlung vor dem Durchlaufen der aktiven Fasern, die nichtlinearen Prozesse in den Fasern zur Formung der gew¨ unschten Strahleigenschaften zu nutzen. Beispielsweise kann die Selbstphasenmodulation in einer Verst¨arkerfaser in Kombination mit negativ gechirpten Pulsen zur spektralen Kompression und zur Erzeugung nahezu transformlimitierter Picosekunden-Pulse genutzt werden. Hauptvortrag

SYIP II Mi 14:30 HS 11/215 Optische Signal¨ ubertragung: Kommt das Ende des Wachstums? — •Fedor Mitschke — Universit¨at Rostock, FB Physik Signal¨ ubertragung u ¨ ber Glasfasern stellt im Weitverkehr die Leistungsf¨ahigkeit anderer Techniken wie Satelliten l¨angst in den Schatten. ¨ Ubertragungsraten von mehreren TeraBit/s u ¨ber eine einzelne Faser wurden erreicht; diese Zahl w¨achst um u ¨ber 200% pro Jahr. Dies wirft die Frage auf, ob ein derartig st¨ urmisches Wachstum beliebig weitergehen kann. ¨ Unterstellt man lineare Ubertragung mit Bin¨arkodierung, so ist nach dem Shannon-Theorem die Grenze der Kanalkapazit¨at in wenigen Jahren erreicht. Ber¨ ucksichtigt man die Nichtlinearit¨at realer Fasern, so zeigt sich, daß Vierwellenmischung die Grenze sogar noch senkt. Solitonen sind ¨ besonders robuste Ubertragungs-bits, haben aber nicht die h¨ochstm¨ogliche spektrale Effizienz. Nicht-bin¨are Codierungen f¨ uhren zu erh¨ohten Rauschproblemen und daher k¨ urzeren u uckbaren Strecken. ¨berbr¨ Vielleicht bieten nicht-bin¨are selbststabilisierende Pulsstrukturen einen Ausweg; deren Untersuchung steht aber noch ganz am Anfang.

Hauptvortrag

SYIP III Mi 15:00 HS 11/215 Optische Signalverarbeitung f¨ ur die Terabit/s-Daten¨ ubertragung — •Hans-Georg Weber — Heinrich-Hertz-Institut f¨ ur Nachrichtentechnik Berlin GmbH, Department of Optical Signal Processing, Einsteinufer 37, 10587 Berlin Bei der Planung zuk¨ unftiger Daten¨ ubertragungssysteme geht man ¨ von einem Anwachsen der Ubertragungskapazit¨ at auf mehrere Terabit/s ¨ pro Glasfaser aus. Um solche Ubertragungskapazit¨ aten zu erreichen, werden Datensignale gleichzeitig auf verschiedenen Wellenl¨angen (Wel¨ lenl¨angenkan¨alen) Ubertragen, wobei die Datenrate pro Wellenl¨angenkanal m¨oglichst groß sein soll. Heute sind Datenraten von 40 Gbit/s pro Wellenl¨angenkanal in der Planung. In der Forschung wird die Daten¨ ubertragung mit Datenraten von 160 Gbit/s und dar¨ uber untersucht. Die Verarbeitung dieser Datenraten, z.B. das Schalten dieser Signale, ist bisher nur mit optischer Signalverarbeitung m¨oglich. Im Vortrag wird ¨ ¨ die Generierung, die Ubertragung, das Schalten und die Uberwachung von 160 Gbit/s optischen Datensignalen diskutiert.

Hauptvortrag

SYIP IV Mi 15:30 HS 11/215 Markttrends bei optischen Netzwerken — •Rainer Fechner — Lucent Technologies, Bell Labs Innovations, N¨ urnberg Abstract war bei Redaktionsschluss nicht verf¨ ugbar.

Hauptvortrag

SYIP V Mi 16:30 HS 11/215 Einsatz photonischer Kristalle in aktiven und passiven Bauelementen der Optoelektronik — •Johann Peter Reithmaier, Martin Kamp und Alfred Forchel — Universit¨at W¨ urzburg, Technische Physik, 97074 W¨ urzburg Durch den Einsatz photonischer Kristalle ist es m¨oglich die Wellenausbreitung des Lichtes in Intensit¨at und Phase auf der Skala von Bruchteilen der Vakuumwellenl¨ange zu kontrollieren. Damit ergeben sich neue Ans¨atze zur Realisierung ultra-miniaturisierter photonischer bzw. optoelektronischer Bauelemente. Durch Verbesserung von Strukturierungsverfahren ist es mittlerweile m¨oglich in planaren Halbleiterheterostrukturen qualitativ hochwertige ein- und zweidimensionale photonische Kristallstrukturen herzustellen, die geeignet sind f¨ ur den Einsatz in optoelekronischen Komponenten f¨ ur den nahen infraroten bzw. sichtbaren Spektralbereich. Im Rahmen des Vortrags wird auf einige Beispiele eingegangen (z.B. ultrakurze Mikrolaser, kompakte planare Wellenleiter) und deren spezielle Eigenschaften diskutiert.

Hauptvortrag

SYIP VI Mi 17:00 HS 11/215 Wellenleiterarrays oder die diskrete Welt der Optik — •Ulf Peschel — Friedrich-Schiller Universit¨at Jena, Institut f¨ ur Festk¨orpertheorie und Theoretische Optik, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena Wellenleiterarrays als Ensembles evaneszent gekoppelter Wellenleiter sind ein Beispiel f¨ ur diskrete Systeme, wie man sie in vielen Gebieten von Naturwissenschaft und Technik findet. Optische Felder, die sich in Wellenleiterarrays ausbreiten, gehorchen ¨ahnlichen Bewegungsgleichungen wie Signale in vernetzten elektrischen Schwingkreisen, Anregungen von Molek¨ ulketten oder Schwingungen gekoppelter Pendel. Insbesondere der Energietransfer im diskreten System unterscheidet sich von der Feldausbreitung im Volumenmaterial erheblich. Je nach Einfallswinkel des anregenden Strahls treten konventionelle oder invertierte Beugung auf oder verschwindet die Strahldivergenz im Array v¨ollig. Entsprechend vielf¨altig ist die Reaktion des Systems auf nichtlinear induzierte Index¨anderungen. Im Gegensatz zum Volumenmaterial bilden sich r¨aumliche Solitonen f¨ ur jedes Vorzeichen der wirkenden Nichtlinearit¨at. Die fehlende Translationsinvarianz diskreter Systeme f¨ uhrt allgemein zu einer Abbremsung bewegter L¨osungen, obwohl der Zerfall instabiler solit¨arer Wellen auch kurzzeitige Beschleunigungen einer Feldverteilung bewirken kann.

Hauptvortrag SYIP VII Mi 17:30 HS 11/215 Adaptive Wellenleitung durch r¨ aumliche optische Solitonen — •Cornelia Denz1 , Carsten Weilnau1 , Markus Ahles2 und ur Angewandte Physik, Westf¨alische J¨ urgen Petter2 — 1 Institut f¨ Wilhelms-Universit¨at M¨ unster, Corrensstr. 2-4, D - 48149 M¨ unster ur Angewandte Physik, Technische Universit¨at Darmstadt, — 2 Institut f¨ Hochschulstr. 6, D - 64289 Darmstadt R¨aumliche optische Solitonen enstehen, wenn die Selbstfokussierung eines Lichtstrahls aufgrund der nichtlinearen Brechungindexmodulation innerhalb des Materials die Beugung dieses Strahls w¨ahrend der Propagation ausgleicht. Diese Solitonen bilden im Material Wellenleiter, durch die andere Lichtwellen gef¨ uhrt werden k¨onnen. Photorefraktive Materialien erlauben durch ihre s¨attigbare Nichtlinearit¨at die Ausbildung von zweidimensionalen r¨aumlichen Solitonen. Die zus¨atzliche anisotrope Struktur der Brechungsindexmodulation erm¨oglicht zudem unterschiedliche Wechselwirkungs-Szenarien mehrerer Solitonen, wie z.B. Abstoßung, Rotation, Verschmelzung oder Teilung. Diese Wechselwirkungen k¨onnen zur Realisierung von adaptiven Wellenleiterkonfigurationen, wie z.B. Kopplern oder Verzweigern dienen. Damit ist es m¨oglich, durch Licht selbst Licht zu steuern, adaptive Schaltelemente k¨onnen konfiguriert werden. Die M¨oglichkeit, komplexe, h¨ohermodige optische Strukturen ebenfalls zu f¨ uhren, er¨offnet dar¨ uber hinaus neue Perspektiven zur Solitonenbildung und adaptiven Wellenleitung r¨aumlich inkoh¨arenter Solitonen.

Symposium Photonik Hauptvortrag

SYIP VIII Mi 18:00 HS 11/215 R¨ aumliche Solitonen in Resonatoren: Physik, Anwendungen und spekulative Assoziationen — •Carl-Otto Weiss — Physikalisch-Technische Bundesanstalt, 38116 Braunschweig In nichtlinear-optischen Resonatoren grosser Fresnelzahl k¨onnen eine Reihe lokalisierter Strukturen (r¨aumliche Solitonen), wie Wirbel (in Laserresonatoren), helle, dunkle Solitonen (in passiven, getriebenen Resonatoren) oder Phasensolitonen (in Resonatoren mit Verst¨arkung durch entartetes Wellenmischen), existieren. Diese lokalisierten Strukturen sind frei beweglich (bzw. bewegen sich spontan) und sind grunds¨atzlich bi-

Hauptvortr¨ age stabil. F¨ ur Anwendungen in der optischen Informationsspeicherung/verarbeitung wurde k¨ urzlich die Existenz und Manipulierbarkeit von r¨aumlichen Solitonen in Halbleitermikroresonatoren gezeigt. Diese Resonatorsolitonen zeigen typische Teilcheneigenschaften. Sie wechselwirken und k¨onnen gebundene Zust¨ande bilden. Sie zeigen Paarerzeugung und -vernichtung. Dreidimensionale Strukturen existieren, wie sie seit kurzem in der Hochernergiephysik erwogen werden. Der dissipative Charakter dieser Strukturen mit internen Energiestr¨omen, sowie die F¨ahigkeit zur Selbstreplikation legen Assoziationen zu biologischen Strukturen nahe.

Autorenverzeichnis A. Buchleitner - Kollaboration Q 323.5 A. M. Shulga - Kollaboration SYBP 4.7 Aartsma, T. J. . . . . . . . . . . . . SYBP 4.13 Aartsma, Thijs J. . . . . . . . . . . .SYBP 3.4 Abdel-Hadi, Yasser . . . . . . . . . . . Q 231.5 Abdul-Redah, T. . . . . . . . . . . . . . Q 413.7 Abich, K. . . . . . . . . . . Q 433.14, Q 511.2 Ackemann, T. . . . Q 212.5, Q 212.6, Q 433.6 Adeagbo, Waheed Adeniyi . . . MO 7.14 Adelsw¨ard, Anicka . . . . . . . . . . Q 431.11 Affolderbach, Christoph . . . . . . Q 312.9 Afilal, Said . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 322.6 Agarwal, G. S. . . . . . . . . . . . . . . . Q 323.2 Agishev, Igor . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 302.6 Ahles, Marcus . . . . . . . . . . . . . . . .Q 302.3 Ahles, Markus . . . . . . . . . . . . . . .SYIP VII Aichele, Klaus . . . . . . . . . . A 6.1, A 9.15 Aichele, Thomas . . . . . . . . . . . . . Q 431.1 Al-Hujaj, Omar-Alexander . . . . . . .A 9.5 Alber, Gernot . . Q 223.3, Q 301.37, Q 432.7, Q 432.8 Albiez, Michael . . . . . . . . . . . . . . Q 301.8 Albrecht, D. . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 211.2 Albus, Alexander . . . . . . . . . . . . . Q 321.8 Allard, O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 433.20 Alt, H. Ch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 1.7 Alt, Wolfgang . . Q 301.1, Q 301.11, Q 411.1, Q 433.13 Altmeyer, Alexander Q 301.28, Q 311.6 Ames, Friedhelm . . . . . . . . . . . . . . MS 3.1 AMS Technologies . . . . . . . . . . . . . . FB 1 An, Qingrui . . MO 11.6, MO 19.12, Q 434.12 Ananthamurthy, Sharath . . . . . . . . A 3.3 Andersen, Jens-Ulrik . . . . . . . . . . . . .A XI Andersson, Erika . . . . . . . . . . . . Q 301.23 Andersson, Mauritz . . . . . . . . . Q 301.23 Andres, T. MO 21.9, Q 212.2, Q 514.9 Anfatec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FB 2 Angelescu, Carmen . . . . . . . . . . . . . A 3.3 Angelow, G. . . . . . . . MO 21.1, Q 514.1 Anker, Thomas . . . . . . . . . . . . . Q 301.27 Anstett, G. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 433.4 Arenholz, E. . . . . . . . . . A 13.4, MO 15.4 Arimondo, E . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 321.6 Arimondo, Ennio . . . . . . . . . . . . Q 301.33 Arlinghaus, Heinrich Franz . .MS 5.1, MS 5.3 Arlt, J. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 301.36 Arlt, J. J. . . . . . . . . . . . Q 321.4, Q 321.5 Arlt, Jan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 301.30 Arndt, Markus . . . . . . Q 221.2, Q 221.3 Arnold, Werner . . . . . . . . . A 6.1, A 9.15 Ashfold, Michael N. R. . . . . A 16.2, MO 18.2 Ashkenasi, D. . . . . . . . . . . . . . . . . Q 211.3 Asmis, Knut R. . . . . . . . MS IX, MS 1.6 Assion, Andreas . . MO 4.5, Q 221.1, SYBP 4.10 Assmann, Walter . . . . . . . . . . . . . . . . A XI Astruc Hoffmann, Margarita . A 15.7, MO 13.7 Atomic Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FB 3 Attallah, F. . . MS 1.1, MS 1.2, MS 1.3 Audenaert, Koenraad . . . . . . . . . Q 213.8 Aumayr, Friedrich . . . . . . . . . . . . . . A 3.7 B. Mundt, Andreas . . . . . . . . . . . Q 313.4 Backe, H. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 3.6 Backe, Hartmut . . . . . . . . . . . . . . . .PV VI B¨ar, Sebastian . . . . . . . . . . . . . . . Q 121.8 Balaj, O. Petru . . . . . . . MS 7.4, MS 7.5 Balteanu, Iulia . . . . . . . MS 7.4, MS 7.5 Baluchev, Stanislav . . . . . . . . . Q 433.18 Bannister, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 6.5 Bargheer, Matias . MO 4.1, MO 14.1, MO 14.2, MO 19.10, Q 434.10 Barna, Imre F. . . . . . . . . . . . . . . . . . A 4.4 Barnett, Stephen M. Q 123.1, Q 513.7 Barton, Paul . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 113.2 Bartsch, Thomas . . . . . . . . . . . . . . A 17.1 Basche, Thomas . . . . . . . . . . . SYBP 1.4 Basch´e, Thomas . . . . . . . . . . . SYBP 4.4 Basum, Golo von . Q 322.2, Q 322.3, Q 433.25 Bat¨ar, Alexander . . . . . . . . . . . . . Q 301.9 Bauer, Thorsten . . . . . . . . . . . . . Q 322.4 Baum, P. . . . . . . . . . . MO 21.5, Q 514.5 Baumbach, J. I. . . . . . . . . . . . . . . MS VIII Baumert, Thomas . MO 4.5, Q 221.1, SYBP 4.10 Baykut, G¨okhan . . . . . . . . . . . . . . . MS VI Bazhan, Oksana . . . . . MO 4.5, Q 221.1 Ba¸stu˘g, Turgut . . . . . . . . . . . . . .MO 7.20 Becher, Christoph . . . . . . . . . . . . Q 313.4 Becker, A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 14.2 Becker, Andreas . . . . . . . . . . . . . . . . A XII Becker, Christiane . . . . . . . . . . . . Q 221.7 Becker, J. Sabine . . . . . . . . . . . . . MS 2.5 Becker, Uwe . A 10.5, A 10.6, A 13.2, A 13.5, A 13.6, A 13.7, A 13.8, A 15.1, MO 12.5, MO 12.6,

MO 13.1, MO 15.2, MO 15.5, MO 15.6, MO 15.7, MO 15.8 Beckert, Marco . . . . . . A 16.2, MO 18.2 Behrendt, Raymond . . . . . . . . . MO 11.3 Behrens, H.-O. . . . . . . . . . . . . . . . . A 11.4 Behrens, Hans-Otto . A 18.15, A 18.16 Behrisch, R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.1 Beier, Thomas . .A XIII, A 11.7, MS IV Beigang, R. . . . . . . . . MO 21.9, Q 514.9 Beige, Almut . . . Q 113.5, Q 123.2, Q 432.9 Bell, Friedhelm . . . . . . . . . . . . . . . . . . A XI Bender, D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 4.2 Bender, Dirk . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 4.5 Bennemann, K. H. . . . . . A 14.6, A 14.7 Benson, Oliver . . . . . . Q 413.5, Q 431.1 Berakdar, Jamal . . . . . . . . . . . . . . . . A 6.4 Berg, Klaus-J¨ urgen . MO 17.4, Q 424.4 Berger, S. . . . . . . . . . . . . . . . . . .SYBP 2.2 Bergmann, Klaas . A 18.10, Q 301.14, Q 302.7, Q 432.5, Q 433.9 Bergner, Andreas . . . . MO 7.3, MO 7.5 Bernhardt, Thorsten M. . . MO 7.22, MO 7.23 Bernier, P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 7.19 Berrah, Nora A 10.5, A 13.2, MO 12.5, MO 15.2 Besch, H. J. . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 11.5 Bette, Marion . . . . . . . A 18.15, A 18.16 Bewersdorf, J. . . . . . SYAO I, SYBP 1.1 Beyer, H. F. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .A 11.5 Beyer, Martin K. . . . A 5.5, MO 5.5, MS 7.4, MS 7.5 Beyer, Oliver . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 122.3 Bialynicki-Birula, Iwo . . . . . . . . . Q 513.3 Bienert, Marc . . Q 431.9, Q 431.12, Q 513.2 Binder, A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 211.3 Binder, Christopher . . . . . . . . . . . . . A 9.7 Binhammer, Thomas . . . . . . . . . Q 411.7 Binnewies, Tomas Q 301.17, Q 301.21, Q 312.7, Q 433.18 Birkl, Gerhard . . . Q 113.7, Q 221.6, Q 301.24, Q 411.8 Birza, Petre . . . . . . . . . MO 1.4, MO 7.4 Bisling, Peter . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 4.3 Bizjak, Tanja . . . . . . . . . . . . . . . . .MO 2.6 Bjurshagen, Stefan . . . . . . . . . . . Q 121.3 Blanchet, Valerie . . . . . . . . . . . . . . . A 1.4 Blankenhorn, Thomas . . . . . . . . MO 4.7 Blatt, Rainer . . . Q 113.2, Q 113.3, Q 313.4, Q 313.7, Q 411.3, Q 433.7, Q 433.12 Blaum, K. . . . . . . . . . . . .MS 7.1, MS 7.3 Blaum, Klaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS II Bleile, A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.2 Blinov, A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.6 Blinov, Alexander . . . . . . . . . . . . . MS 2.3 Bloch, Immanuel . . . . A XX, Q XI, Q 301.28, Q 311.6 Block, Martin . . . . . . . . . . . . . . .Q 301.35 Bocarsly, Andrew B. . . . . . . . . . . MO 2.1 Boche, I. . . . . . . . . MO 19.13, Q 434.13 Bodermann, Bernd . . . . . . . . . . Q 433.11 B¨ ohm, S. . . . . . . . . . A 6.5, A 6.6, A 6.7 B¨ ohme, Christian . . . . . . . . . . . . . . . A 6.2 B¨ olscher, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 212.5 B¨ orsch, Michael . . . . . . . . . . . SYBP 4.15 Boesl, Ulrich . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 6.4 Bohling, Christian . . . . . . . . . . . Q 433.19 Bohnet, H. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 433.6 Bollen, G. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 7.1 Bollen, Georg . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 3.1 Bondybey, Vladimir E. MS 7.4, MS 7.5 Bongartz, Jens . . . . . . . . . . . . . . . Q 322.9 Born, Michael . . . MO 19.18, Q 434.18 Borowski, Peter . . . . . . . . . . . . . . Q 513.8 Borsutzky, A. . . . . . . MO 21.9, Q 514.9 Bortchagovsky, E. . . . . . . . . . SYBP 4.17 Bosch, F. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 11.5 Bosselmann, Philipp . . . . . . . . . . . A 11.6 Bost, Alexander . . . . . . . . . . . . SYBP 4.1 Bostroem, Kim . . . . . . . . . . . . . . Q 231.4 Botero, Javier . . . . . . . A 14.8, Q 301.33 Botschwina, Peter . . MO 7.24, MO 8.8 Bouchene, M. A. . . . . . . . . . . . . . Q 221.1 Bouchev, Pavel . . . . . . . . . . . . . . Q 313.7 Boulyga, Sergei . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.5 Bourennane, Mohamed . . . . . . . Q 223.6 Boyle, Mark . . . . . . . . . . . . . . . . .MO 11.7 Br¨auchle, Christoph . . . . . . . . SYBP 3.2 Br¨auning, Harald . . . . . . . . . . . . . . . A 4.1 Br¨auning-Demian, A. . . . . . . . . . . A 9.25 Bragg, A. E. . . . . . . . MO 19.8, Q 434.8 Braig, Christoph . . . . . . . . . . . . . Q 323.7 Brandenburg, Ingo MO 21.8, Q 211.4, Q 514.8 Braun, B. . MO 21.6, Q 302.2, Q 514.6 Braun, Markus . . . . . MO 17.2, Q 424.2 Braunstein, Samuel . . . . . . . . . . Q 223.7 Braxmaier, C. . . . . . . . . . . . . . . . . Q 312.2 Braxmaier, Claus . . . . MO 7.2, Q 412.6

Bray, I. . . . . . . . . . . . . . A 10.4, MO 12.4 Breede, Martin . . . . . . . . . . . . . . . Q 111.2 Bretin, Vincent . . . . . . . . . . . . . . Q 321.3 Brezger, Bj¨orn . . . . . . Q 221.2, Q 221.3 Briegel, Hans J. . . . . . . . . . . . . . . Q 123.6 Briegel, Hans-Juergen . . . . . . . . Q 223.4 Brieger, Michael . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.4 Brixner, T. MO 9.3, MO 9.4, MO 9.7, Q 314.3, Q 314.4, Q 314.7 Browaeys, A. . . . . . . . . . . . . . . . . Q 513.1 Browaeys, Antoine . . . . . . . . . . . Q 311.5 Brown, J. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 231.10 Br¨uhl , R¨udiger . . . A 2.1, MO 1.7, MO 3.1, Q 301.18 Br¨ummer, Mathias . . . . MS IX, MS 1.6 Br¨undermann, Erik . . MO 7.3, MO 7.5 Brugger, Karolina . . . . . . . . . . . . Q 221.7 Bruno, Patrick . . . . . . . . . . . . . . . . . A 6.4 Bruß, Dagmar . . . Q 213.2, Q 223.5, Q 432.13 Bschorr, Thorsten C. . . . Q 432.10, Q 432.11 Buchkremer, Felix . .Q 113.7, Q 301.24 Buchleitner, Andreas . A 17.2, A 17.3, A 17.4, Q 213.3 Buck, Udo . . . . . . . . . . . . . A VIII, MO II B¨uning, Hildegard . . . . . . . . . . SYBP 3.2 Bulat, Muhammer . . . . . . . . . . . .Q 302.9 Burda, Clemens . . . . MO 17.2, Q 424.2 Burgarth, Volker . . . . . . . . . . . . Q 433.11 Burger, Sven . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 311.4 Burghoff, Jonas . . MO 19.16, Q 434.16 Busch, F. . . . . . . . . MO 19.14, Q 434.14 Busch, Marco . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 4.5 Busch, Stephan . . . . MO 20.4, Q 504.4 Buse, Karsten . . . . . . .Q 122.3, Q 212.1 Buth, Christian . . . . . . . . . . . . . . .MO 1.5 Buß, Volker . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 7.14 C.-Dreismann, C. A. . . . . . . . . . .Q 413.7 Cacciapuoti, L. . . . . Q 301.36, Q 321.5 Cacciapuoti, Luigi . . . . . . . . . . . Q 301.30 Cagnoli, Gianpietro . . . . . . . . . . . Q 412.2 Calarco, Tommaso . . . . . . . . . . Q 301.23 Calsamiglia, John . . . . . . . . . . . . Q 123.1 Campbell, E. E.B. . . . . . . . . . . . MO 11.7 Cataliotti, Francesco Saverio . . Q 311.4 Cavalli, Paolo . . . . . . . . . . . . . . . . .MS 6.1 Cederbaum, Lorenz S. MO VII, MO 1.5 CERN-ISOLDE - Kollaboration MS 1.5 Charalambidis, D. . . . . . . . . . . . . . . A 1.2 Chelikowsky, James R. . . . . A 15.6, MO 13.6 Chelkowski, Simon . . . . . . . . . . Q 301.20 Chen, T. . . . . . . . . MO 19.14, Q 434.14 Cherepkov, N. A. . . . . A 13.4, MO 15.4 Chernyshov, Alexander . . . . . . Q 301.21 Cheville, Alan . . . . MO 19.20, Q 434.20 Chevy, Fr´ed´eric . . . . . . . . . . . . . . Q 321.3 Chichinin, Alexei . . . MO 19.3, Q 434.3 Chichkov, Boris . . . . . . . . . . . . . . Q 231.8 Chichkov, Boris N. MO 20.5, Q 231.9, Q 504.5 Chwalla, Michael . . .Q 411.3, Q 433.12 Cias, Pawel . . . . . . . . .MO 1.4, MO 7.18 Cichos, Frank . . . . . . . . . . . . . . SYBP 3.3 Cirac, Ignacio . . . . . . . . . . . . . . . . Q 213.5 Cirone, Markus A. . Q 301.33, Q 513.3 Claas, P. . . . . . . . . . . . . . . . . A IX, MO III Claas, Patrick . . . . . . . . . A 2.8, MO 3.8 Clodong, S´ebastien . . . . . . . . . .Q 301.26 co*cke, C. L. A 10.4, A 13.4, MO 12.4, MO 15.4 co*cke, Lew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 18.4 Coherent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FB 4 Comparat, D. . . . . . . . . . . . . . . . . . MO VI Comparat, Daniel . . . . . . . . . . . . Q 511.7 COMPLIS - Kollaboration . . . . . MS 1.5 Conjusteau, Andr´e . . . . . A 2.3, MO 3.3 Cormier, E. . . . . . . . . . .A 13.1, MO 15.1 Costa Vera, Cesar . . . . . . . . . . . . .MS 6.2 Costache, Florenta . MO 17.1, Q 424.1 Cren, Philippe . . . . . . . . . . . . . . . Q 221.5 Crepaz, Herbert . . . .Q 411.3, Q 433.12 Crespo Lopez-Urrutia, Jose R. . A 9.20 Crooks, David . . . . . . . . . . . . . . . Q 412.2 Cumme, Matthias . . . . . . . . . . . . Q 411.3 Curty , Marcos . . . . . . . . . . . . . . . Q 123.3 Cveanovic, Slobodan .A 13.5, MO 15.5 Cvejanovic, Slobodan A 10.5, MO 12.5 Cvejanovi´c, Slobodan A 10.6, MO 12.6 Czanta, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .A 11.5 Czasch, A. . A 10.7, A 13.4, MO 12.7, MO 15.4 Czasch, Achim . . . . . . . . A 18.4, A 18.9 Dahl, Jens Peder . . A 14.8, Q 513.3, Q 513.4 Dahnke, Hannes . . Q 322.2, Q 322.3, Q 433.25 Dalibard, Jean . . . . . . Q 221.5, Q 321.3 Dambach, Steffen . . . . . . . . . . . . .MS 5.1 Dammasch, Matthias . . . . . . . . . . . A 1.8 Damrauer, N. H. . . MO 9.3, MO 9.7,

Q 314.3, Q 314.7 Danared, H. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 6.7 Danzmann, K. . . . . . . . . . . . . . . . Q 431.4 Danzmann, Karsten Q 121.1, Q 231.7, Q 312.1, Q 412.2, Q 412.4, Q 412.5 das GEO600 team . . . . . . . . . . . .Q 412.3 Davis, A. V. . . . . . . . MO 19.8, Q 434.8 Dax, A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.6 de la Torre, Ruby . . . . . . . . . . . Q 301.12 de Ruijter, Ward . . . . . . . . . . . SYBP 3.4 de Souza Melo, W. . . . . . . . . . . . . MO VI de Vivie-Riedle, Regina . . . MO 9.6, Q 113.6, Q 314.6, Q 511.4 de Vries, Jur . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 8.4 de Waele, Vincent . . MO 4.6, MO 11.4 Decker, Heinz . . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.4 Degenhardt, Carsten . . . .Q 301.17, Q 312.7, Q 433.18 DeKieviet, Maarten . A 9.8, MO 7.15, MO 16.1 Delgado, Aldo . . . A 14.8, Q 223.3, Q 432.7, Q 432.8 Dembczy´ nski, J. . . . . . . . . . . . . . . . A 11.4 Denz, Cornelia . . Q 122.4, Q 212.3, Q 302.3, SYIP VII Deschamps, Mathieu . . . . . . . . . MO 8.6 Dettmer, S. . . . Q 301.36, Q 321.4, Q 321.5 Di Fidio, Christian . . . . . . . . . . . Q 313.2 Dickmann, Klaus . . . . . . . . . . . . . MO 7.7 Dickmanns, A. . . . . . . . . . . . . . . . MO 7.8 Dickow, Marcel . . . . . . . . . . . . . . . .A 11.1 Dieckmann, Kai . . . . . Q 321.1, Q 321.7 Diederich, Th. . A 2.5, A 2.6, MO 3.5, MO 3.6 Diederich, Thomas . . . . . A 2.4, MO 3.4 Diehl, Andreas . . . . . . . . . . . . . . . . . A 4.1 Dietl, C. . . . . . . . . . . . . MO 9.4, Q 314.4 Dietrich, Peter . . MO 4.1, MO 14.1, MO 14.2, MO 19.10, Q 434.10 Diez, Manuel . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.15 Diller, Rolf . . . . . . . . . . . . . . . . .SYFS VIII Dilling, J. . . . . MS 1.1, MS 1.2, MS 1.3 Dillmann, Martin . . . . . . . . . . . . MO 16.2 Ding, A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 7.19 Ding, Adalbert . . MO 19.5, Q 231.5, Q 434.5 Dirk, Hansen . . . . . . . . . . . . . . . . Q 301.5 Djekic, Slobodan . . . . . . . . . . . . . . A 11.7 D¨oppner, T. . .A 2.5, A 2.6, MO 3.5, MO 3.6 D¨oppner, Tilo . . A 2.4, A 5.1, A 5.2, A 9.1, A 9.2, MO 3.4, MO 5.1, MO 5.2 D¨orner, R. . . A 9.25, A 10.4, A 13.4, MO 12.4, MO 15.4 Doerner, Reinhard . . A 9.26, A 18.4, A 18.9 D¨orr, Martin . . . . . A 1.7, A 1.8, A 14.4 Domokos, Peter . . . . . . . . . . . . .Q 301.25 Donges, J¨orn A 5.7, MO 5.7, MO 7.21 Dopfer, Otto . . . . . . . . A 12.1, MO 10.1 Dorn, A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.17 Dorn, Alexander . . . . . . A 9.16, A 18.11 Dornseifer, Margit . Q 301.32, Q 321.2 Dotsenko, Igor . . Q 301.1, Q 301.11, Q 411.1, Q 433.13 Douillet, Albane . . . . . . . . . . . . Q 301.19 Draack, Lars . . . . . . . . . . . . . . . . . .MS 6.3 Draganic, Ilija . . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.20 Dreischuh, A. . . . . . A 1.3, A 18.8, MO 19.21, Q 434.21 Dreisewerd, K. . . . . . . . . . . . . . . . . MS 5.2 Dreisewerd, Klaus . . . . . . . . . . . . .MS 5.4 Drescher, Markus . A 13.3, MO 15.3, SYFS II Dretzke, A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 3.6 Dreyer, Jens . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 2.7 Droppelmann, Georg . . . . . . . . MO 7.15 Drozdowski, Ryszard . . . . . . . . . . . . A 4.5 Druzhinina, Viola . . . . . . . . . . . . . . . A 9.8 DuBois, Robert D. . . . . . . . . . . . . A 9.20 D¨uren, R. . . . . . . . . . . MO 20.6, Q 504.6 D¨urr, Stephan . . . . . . . . . . . . . . . Q 411.2 D¨usterer, Stefan . MO 19.17, Q 434.17 Dulieu, O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 433.21 Dumke, Rainer . . Q 113.7, Q 221.6, Q 301.24 Dunn, G. H. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .A 6.7 Duri´c, N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .A 6.7 Dyba, M. . . . . . . . . . .SYAO I, SYBP 1.1 D´iez Mui˜ no, R. . . . . . . A 13.4, MO 15.4 D`iez Mui˜ no, Ricardo . A 13.8, MO 15.8 Eberhardt, K. . . . . . . . . . . A 3.6, MS 7.3 Eberhardt, Klaus . . . . . . . . . . . . . .MS 4.4 Eckert, Kai . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 223.5 Eckert, Reiner . . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.3 Eduard, Zenkevich . . . . . . . . . .SYBP 4.7 Egbert, Andre . . . . . . . . . . . . . . . Q 231.8 Egelhof, P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.2 Eggeling, Tilo . . . . . . . . . . . . . . . . Q 223.8 Egner, A. . . . . . . . . . .SYAO I, SYBP 1.1

Autorenverzeichnis Ehresmann, A. A 10.2, A 10.3, A 18.1, MO 12.2, MO 12.3 Ehrich, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.22 Eibl, Manfred . . . . . . . . . . . . . . . . Q 223.6 Eichberger, Rainer . . . . . . . . . . . . MO 2.2 Eichenseer, Mario . . . . . . . . . . . . Q 121.2 Eichhorn, M. . . . . . . . . . A 9.3, Q 301.10 Eichler, Alexander . . . . . . . . . . . . . A 18.3 Eichler, H. J. . . . Q 211.3, Q 211.7, Q 222.2 Eichler, Hans J. . . Q 112.3, Q 112.5, Q 121.5, Q 121.6, Q 122.1, Q 122.2, Q 211.1, Q 211.6 Eichler, Hans-Joachim . . . . . . . . Q 302.9 Eichmann, Ulli . . . A 1.8, MO 19.4, Q 434.4 Eiermann, Bernd . . . . . . . . . . . . Q 301.27 Eike, B. . . . . . . . A 4.3, A 9.19, Q 511.3 Eikema, K. S. E. . . . . . . . . . . . . . Q 302.1 Einfeld, Tina S. . . . . MO 19.3, Q 434.3 Eisenbarth, U. .A 4.3, A 9.19, A 11.2, Q 511.3 Eisert, Jens . . . . . . . . . Q 213.4, Q 213.6 Ekert, Artur . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 213.2 Ekl¨ow, N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 6.7 El-Sayed, Mostafa A. . . . MO 17.2, Q 424.2 Eland, John . . . . . . . . . A 13.6, MO 15.6 Elfrink, Kerstin . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.1 Elijazyfer, Maryam . . . . . . . . . . MO 7.23 Ell, R. . . . MO 21.2, Q IX, Q 302.2, Q 514.2 Elman, Vladimir . . . . . . . . . . . . . .Q 433.1 Els¨asser, Thilo . . . . . . Q 113.8, Q 301.3 Elsaesser, Thomas . . MO 2.7, MO 14.4 Enderlein, J¨org . . . . . . . . . . . . . SYBP 2.4 Endress, Thomas . . . . . . . . . . . SYBP 3.2 Engel, Volker . . . . . . . . MO 4.3, MO 4.4 Engelhard, M. . . . MO 19.13, Q 434.13 Engeser, Bastian . . . . . . . . . . . . . . A 9.10 Englert, Berthold-Georg . . .Q 123.2, Q 432.9 Entel, Peter . . . MO 7.14, MO 19.1, Q 434.1 Erdmann, Marco . . . . . . . . . . . . . MO 4.3 Erdmann, Nicole . . . . . . . . . . . . . . MS 6.1 Eremina, E. . . . . . . . . . . . . A 1.3, A 18.8 Erhard, Michael . . . . . . . . . . . . . Q 301.30 Erker, Wolfgang . . . . . . . . . . . . SYBP 4.4 Ertmer, W. Q 301.36, Q 321.4, Q 321.5 Ertmer, Wolfgang . PV VIII, Q 113.7, Q 221.6, Q 301.19, Q 301.20, Q 301.24, Q 301.30, Q 322.4, Q 411.8 Eschner, J¨urgen . . Q 113.3, Q 313.4, Q 313.7, Q 411.3, Q 433.12 Esslinger, Tilman . . . . . . . . . . . A II, Q II Eusepi, Francesco . . . A 12.8, MO 10.8 Evekull, David . . . . . . . . . . . . . . . Q 121.3 Evers, J¨org . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 323.4 Ewald, Friederike .MO 19.17, Q 434.17 Ewald, G. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 312.3 Ewald, Guido . . . . . . . . . . . . . . . . Q 112.1 Excel Technology . . . . . . . . . . . . . . . FB 5 Exmann, Jan . . . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.3 Fadley, C. S. . . . . . . . . A 13.4, MO 15.4 Faisal, F. H.M. . . . . . . . . . A XII, A 14.2 Falke, S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 433.16 fallnich, carsten . .MO 21.7, Q 231.8, Q 231.9, Q 514.7 Farmanara, Parviz . . . . . . . . . . . . SYFS V Farnsworth, Paul B. . . . . . . . . . . .MS 6.1 Fartmann, Michael . . . . . . . . . . . . MS 5.1 Fechner, Rainer . . . . . . . . . . . . . . SYIP IV Fedorov, Mikhail . . . . . . . . . . . . . Q 513.3 Fedotova, Olga . . Q 222.5, Q 302.4, Q 302.5 Feenstra, Louw . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.10 Feili, Davar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 11.6 Feldner, Julia Christine . . . . . . . . MS 5.3 Fendel, P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 302.1 Fennel, Thomas . A 5.1, A 5.2, A 9.1, A 9.2, MO 5.1, MO 5.2 Ferber, Sebastian . . . . . . . . . . . . Q 211.1 Ferlaino, Francesca . . . . . . . . . . . Q 311.4 Ferstl, Margit . . . . . . . . . . . . . . . . Q 112.4 Feuerstein, B. . . . . . . . . . . A 1.3, A 18.8 Feuerstein, Bernold . . . . . . . . . . . . A 9.20 Feurer, T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 14.7 Feurer, Thomas . . . . . . . . . . . . . Q 302.11 Fifield, K. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.4 Figger, Hartmut . . . . MO 20.2, Q 504.2 Figl, C. . . . . . . . . . . A 4.6, A 4.7, A 9.23 Fischer, Bernd . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.5 Fischer, Bernd M. . . . . . . . . . . SYBP 4.8 Fischer, Daniel . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.20 Fischer, Dietmar G. . . . . . . . . . Q 432.11 Fischer, M. . . . . . . . . . A 18.14, Q 312.5 Fischer, R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.1 Fischer, T. . Q 413.1, Q 413.2, Q 431.8 Fischer, U. C. . . . . MO 7.6, SYBP 4.17 Fleischhauer, Michael . . . Q 301.14,

Q 301.38, Q 302.7, Q 311.7, Q 431.5, Q 432.5 Fleming, Graham R. MO 1.1, MO 8.1, SYBP 4.12 Flesch, Roman A 5.3, MO 1.3, MO 5.3, MO 7.16, MO 19.2, Q 434.2 Flettner, A. . . . . . . . . MO 20.6, Q 504.6 Flettner, Axel . . . . . . . . . . . . . . . . Q 221.1 Fl¨ orsheimer, Mathias . . . . . . . . . Q 112.7 Fogel, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 6.7 Folkmann, Finn . . . . . . . . . . . . . . . A 11.6 Follath, R. . . .A 10.3, A 18.1, MO 12.3 Folman, Ron . . . Q 221.7, Q 301.23, Q 301.25 Forberich, Karen . . . . . . . . . . . . Q 301.27 Forbert, Harald . . . . . . . . . . . . . . Q 311.8 Forchel, Alfred . . . . . . . . . . . . . . . SYIP V Forstner, Oliver . . . . . . . . . . . . . . . MS 3.1 Fort, Chiara . . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 311.4 Fortagh, Jozsef . .Q 301.29, Q 311.2, Q 311.3 Fox, Brigitte S. . . . . . . . MS 7.4, MS 7.5 Frank, Matthias . . . . . . . . . . . . .Q 433.23 franke-arnold, sonja . Q 222.4, Q 513.7 Fray, Sebastian . . . . . . . . . . . . . Q 301.22 Freise, Andreas . . . . . . . . . . . . . . Q 412.5 Frese, Daniel . . . . . . Q 301.32, Q 321.2 Frey, S. MO 14.7, MO 19.14, Q 434.14 Freyberger, Matthias Q 123.8, Q 431.9, Q 431.14, Q 432.1, Q 432.10, Q 432.11 Fricke, Burkhard . . . . . . . . . . . . MO 7.20 Friedrich, Harald . . . . . . . . . A 7.4, A 7.5 Friedrichs, Oliver . . . . . . . . . . . . . MS 5.3 Fritzsche, S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .A 9.6 Fritzsche, Stephan . . A 6.8, A 9.18, A 14.3 Fromherz, Roland . . . A 15.6, MO 13.6 Fuchs, H. . . . .MO 7.6, SYBP 4.16, SYBP 4.17 Fuchs, H.-J. . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 111.8 Fuchs, Harald . . . . . . . . . . . . . . . . Q 112.7 Fuchs, Hendrik . . . . . . . . . . . . . . . MO 1.2 Fuchser, Jens . . . . . . . . . . . . . . . . . .MS VI Fuss, Werner . . . . MO 19.11, Q 434.11 Fuß , Werner . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 4.2 G. Kaenders, Wilhlem . . . . . . . . Q 433.2 Gaber, Tobias . . . . . . . . . . . . . . . . Q 431.2 Gad, G. M.A. . . . . . . . . . . . . . . . . Q 222.2 G¨abler, Volker . . . Q 121.5, Q 121.6, Q 211.1 Gaertner, Sascha . . . . . . . . . . . . . Q 223.6 Gall, D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .SYAO IV Galster, Ulrich . . . . . MO 19.6, Q 434.6 Galutschek, Ernst . . . . . . . . . . . . . . .A 3.7 Ganser, Heiko . . . . Q 231.10, Q 433.24 Gantef¨ or, Gerd . . . . . . A 15.6, MO 13.6 Garcia, Martin . . . . . . . . . A 14.6, A 14.7 ´ Garcia de Abajo, F. J. A 13.4, MO 15.4 Gardiner, Simon . . . . . . . . . . . . . .Q 321.8 Gebhardt, Christoph . A 12.7, A 12.8, A 15.3, MO 10.7, MO 10.8, MO 13.3 Geiser, Peter . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 222.1 Gemmer, Jochen . . . . . . . . . . . . . Q 513.8 GEO Team, das . . . . . . . . . . . . . . Q 412.2 Geppert, Ch. . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 312.3 Geppert, Christopher MS 1.4, MS 4.5, Q 111.1, Q 112.1 Geppert, Dorothee . . .MO 9.6, Q 314.6 Gerber, G. A 18.12, MO 9.3, MO 9.4, MO 9.5, MO 9.7, MO 20.6, Q 314.3, Q 314.4, Q 314.5, Q 314.7, Q 504.6 Gerber, Gustav . . . . . . . . . . . . . . . Q 221.1 Gerhards, M. A 12.3, A 16.3, MO 10.3, MO 18.3 Gericke, Karl-Heinz . MO 19.3, Q 434.3 Gerken, Uwe . . . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.3 Gerlach, A. A 12.3, A 16.3, MO 10.3, MO 18.3 Gerlach, Stefan . . . . MO 19.4, Q 434.4 Geshev, Pavel . . . . . . . . . . . . . . . . MO 7.7 Gessner, Oliver . . . . . . A 13.6, MO 15.6 Geßner, Oliver . . . . . . . A 13.5, MO 15.5 Giedke, Geza . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 213.5 Giel, Dominik M. . . . . . . . . . . . . .Q 322.9 Giese, Matthias . . . . . . . . . . . . . . Q 433.2 Gilch, Peter . . MO 11.6, MO 19.12, Q 434.12 Gimpel, Hartmut . . . Q 221.7, Q 301.23 Girard, Bertrand . . . . . . . . . . . . . Q 221.1 Globig, Daniel . . . . . . . . . . . . . . . . MS 5.5 Gl¨ ockel, Oliver . . . . . . . . . . . . . . . Q 432.2 Gl¨ ockl, Oliver . . . . . . . Q 432.3, Q 432.4 Godehusen, Kai . . . . . . . .A 18.2, A 18.3 G¨ orlitz, Axel Q 301.9, Q 321.7, Q 411.7 G¨ otte, S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 312.3 G¨ otte, Stefan . . . . . . . . . . . . . . . . Q 112.1 Goetz, Jens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 7.3 G¨ otzinger, Stephan . . . . . . . . . . . Q 413.5 Gohle, C. . MO 21.4, Q 312.5, Q 514.4

Gohle, Christoph . . . . . . . . . . . . . Q 123.6 Goldstein, R. . . . . . A 4.6, A 4.7, A 9.23 Golovin, Alexander . . A 13.7, MO 15.7 Golser, R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.2 Golser, Robin . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS III Gomer, Victor . . Q 301.1, Q 301.11, Q 301.32, Q 321.2, Q 411.1, Q 433.13 Gong, Shangquing . . . . . . . . . . Q 301.14 Gorbach, Dmitryi . . . . . . . . . . . . Q 222.5 Gordienko, Sergei . . . . . . . . . . . . Q 511.4 Gorman, P. M. . . . . . . . . . . . . . . . . . Q VII Goßler, Stefan . . . . . . . . . . . . . . . Q 412.2 Gr¨aber, Peter . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.15 Gr¨afe, Stefanie . . . . . . . . . . . . . . . MO 4.3 Graener, Heinrich . . MO 17.4, Q 424.4 Grasbon, F. A 1.3, A 18.8, MO 19.21, Q 434.21 Grasbon, J. F. . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 1.1 Greiner, Markus A XX, Q XI, Q 301.28, Q 311.6 Gridin, Vladimir . . . A 12.8, A 15.3, MO 10.8, MO 13.3 Grieser, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 511.3 Griesmaier, Axel . . . . . . . . . . . . . Q 411.7 Grigorenko, Ilia . . . . . . . . A 14.6, A 14.7 Grimm, R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 511.3 Grimm, Rudi . . . Q 301.31, Q 411.5, Q 411.6, Q 511.5 Grimm, Stephan . . . . . . . . . . . .SYBP 3.2 Grimm*, R. . . A 4.3, A 9.19, Q 301.10 Grimpe, A. . . . . . . .A 4.6, A 4.7, A 9.23 Grischkowsky, Dan . . . . MO 19.20, Q 434.20 Grisenti, Robert E. . . . . . . . . . . . . . A 3.2 Grjasnow, Alexej . . . . . . . . . . . . . Q 111.7 Grosser, J. . . . . . . . A 4.6, A 4.7, A 9.23 Grozea, Monika . . . . . . . . . . . . . . MO 7.5 Gr¨un, Norbert . A 4.4, A 9.13, A 9.14, A 14.1 Gr¨uner, Florian . . . . . . . . . . . . . . . . . . A XI Gr¨unert, Jan . . . . . . . . Q 312.4, Q 433.1 Gr¨uning, C. . . . . . . . . . . . . A 3.6, MS 4.2 Gr¨uter, Lucia . . . . . . . . . . . . . . . .MO 7.18 Grunwaldt, Gisela . . . . . . . . . . SYBP 4.6 Guarneri, Italo . . . . . . . . . . . . . . . . .A 17.4 Gubbini, Elena . . . . . . . . . . . . . . . . . A 1.8 G¨uhne, Otfried . . . . . . . . . . . . . . . Q 213.2 G¨uhr, Markus . . MO 14.1, MO 14.2, MO 19.10, Q 434.10 G¨urtler, Peter . . . . . . . . . . A 1.5, MO IV Gugel, H, . . . . . . . . . .SYAO I, SYBP 1.1 Gulde, Stephan . . Q 113.2, Q 113.3, Q 433.7 Gumberidze, A. . . . . . . . . . . . . . . . A 11.5 Gumberidze, Alexandre . . . . . . . . . A 6.8 Gupta, Subhadeep . . Q 321.1, Q 321.7 Guth¨ohrlein, Gerhard R. . . . . . . Q 313.5 Guth¨ohrlein, G¨unter H. . . . .A 11.4, A 18.15, A 18.16 Guyon, Paul-Marie . . . A 13.6, MO 15.6 Gu´ery-Odelin, David . . . . . . . . . .Q 221.5 Gwinner, G. . . A 6.5, A 6.6, A 11.2, Q 511.3 GWU Lasertechnik . . . . . . . . . . . . . . FB 6 H. Keitel, Christoph . . . . . . . . . . Q 432.6 Haag, Lars . . . . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.10 Haag, P. . . . . . . . . . . . MO 21.9, Q 514.9 Haas, Martin . . . . . . . . . . . . . . . . Q 431.6 Haas, Michael . . . . . . . . . . . . . . Q 301.12 Haase, Albrecht . . . . . . . . . . . . . Q 301.25 Haberkern, Helge . . . . . . . . . . . . . MO 8.6 Haberland, Hellmut . A 5.7, MO 5.7, MO 7.21 Habs, Dieter . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 3.1 Habs, Dietrich . . . . . . . . . . . . . A III, Q III Hacker, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 14.7 Hacker, Martin . . . . . . . . . . . . . Q 302.10 Hackerm¨uller, Lucia . Q 221.2, Q 221.3 Hackert, Thomas . . . . . . . . . . . . Q 112.1 Hadzibabic, Zoran . . .Q 321.1, Q 321.7 H¨affner, H. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 513.1 H¨affner, Hartmut . . A 11.7, Q 113.2, Q 113.3, Q 311.5 H¨anisch, Christoph . . . . . . . . . . . Q 212.4 Haensch, T. W. . . . A XX, A 18.14, MO 21.4, Q XI, Q 302.1, Q 312.5, Q 514.4 H¨ansch, Theodor W. . A II, MO 20.2, Q II, Q 221.8, Q 301.7, Q 301.22, Q 301.28, Q 311.1, Q 311.6, Q 504.2 H¨ansel, Wolfgang . . . Q 221.8, Q 311.1 H¨aring, Ivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.9 Hagedorn, Michael . MO 20.8, Q 504.8 Hagen, Jan . . . . . . . MO 7.22, MO 7.23 Hagmann, S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.21 Haire, R. G. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 3.6 Halder, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q VII Halfmann, Thomas . . A 18.10, Q 433.9 Hallek, Michael . . . . . . . . . . . . SYBP 3.2 Halmer, Daniel . . . . . . . . . . . . . . . Q 231.6

Hamm, Peter . . . . . . . . . . . . . . . MO 14.4 Hammes, Markus . . . . . . . . . . . . Q 411.6 Hannemann, S. A 4.3, A 11.2, Q 511.3 Hansen, Dirk . . . . . . . . . . . . . . . . Q 301.6 Harde, Hermann MO 19.19, MO 19.20, Q 434.19, Q 434.20 Harman, Zolt´ an . . . . . . . . . . . . . . . A 9.14 Hartjes, J. . . . . . . . . . . . . . . . . . SYAO VII Hathiramani, Dag . . . . . . . A 6.1, A 9.15 Hattass, Mirko . . . .A 10.7, A 18.9, MO 12.7 Haubrich, Dietmar . . . . . . . . . . Q 301.13 Haug, Florian . . . . . . Q 431.12, Q 513.2 Hauschildt, Jan . . . . . . . . . . . . . . MO 8.8 Haustein, Elke . . . . . . . . . . . . SYBP 4.11 Havenith, Martina . MO 3.3, MO 7.2, MO 7.3, MO 7.5, MO 7.17 haverkamp, nils . .MO 21.7, Q 312.7, Q 514.7 Hayasaka, Kazuhiro . . . . . . . . . . Q 313.5 Heckenberg, N. R. . . . . . . . . . . . Q 513.1 Hecker, A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 312.2 Hecker, Andreas . . . . . . . . . . . . . . MO 7.2 Hecker Denschlag, Johannes Q 301.31, Q 311.5 Heersink, Joel . . . . . . . . . . . . . . . .Q 431.2 Hegerfeldt, G. C. . . . . . . . . . . . . . Q 221.4 Hegerfeldt, Gerhard C. . . . Q 323.3, Q 433.22 Heidemann, Rolf . . . . . . . . . . . . . Q 301.4 Heileman, M. . . . . . . . . . . . . . . SYBP 2.3 Heimel, J. . . . . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.17 Heinecke, Elke . . . . . . . . . . . . . . . MO 1.6 Heinze, Johannes . . . . . . . . . . . .MO 16.2 Heinze, Katrin G. . . . . . . . . . . SYBP 4.9 Heinzel, Gerhard . . . . . . . . . . . . . Q 312.1 Heinzmann, Ulrich . . . A 13.3, MO 15.3 Heisterkamp, Alexander . . . . . . Q 322.4 Heiz, Ueli . . . . . . . . . MO 7.22, MO 7.23 Helbing, F. W. . MO 19.23, MO 21.3, Q 434.23, Q 514.3 Hell, S. W. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SYAO I Hell, Stefan . . . . . . . . . . . . . . . . SYBP 1.1 Hellweg, D. . . . Q 301.36, Q 321.4, Q 321.5 Helm, H. . . .A 9.11, A 9.12, A 13.1, MO 15.1, MO 19.22, Q 301.2, Q 434.22 Helm, Hanspeter . . . A 1.6, A 18.7, MO 19.6, Q 434.6, SYBP 4.5, SYBP 4.8 Helmcke, J¨urgen . Q 301.21, Q 312.7, Q 433.10 Helmerson, K. . . . . . . . . . . . . . . . Q 513.1 Helmerson, Kristian . . . . . . . . . . Q 311.5 Hemmerich, Andreas Q 113.8, Q 301.3, Q 312.4, Q 433.1 Hempelmann, Andreas . . . . A 13.6, MO 15.6 Henk, Juergen . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 6.4 Henkel, Carsten A VI, Q VI, Q 301.26, Q 413.3 Hennrich, Markus . . . Q 313.1, Q 313.3 Hensinger, W. K. . . . . . . . . . . . . Q 513.1 Hensler, Sven . . . . . . . . . . . . . . . . Q 411.7 Hentges, Rainer A 13.7, A 13.8, A 15.1, MO 13.1, MO 15.7, MO 15.8 Henyk, Matthias . . . MO 17.1, Q 424.1 Heppke, Gerd . . . . . . . . . . . . . . . . Q 302.9 Herbig, Jens . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 411.5 Herbst, Johannes . . . . . . . . . . SYFS VIII Herda, R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 111.8 Herden, Sven . . . . . . . . . . . . . . . . Q 121.1 Herek, Jennifer L. . . . . . . . . . . . MO 11.5 Herfurth, F. . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 7.1 Hergenhahn, Uwe . . . . . . . . . . . . MO 7.1 Hering, P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 231.10 Hering, Peter . . . Q 231.6, Q 322.1, Q 322.2, Q 322.3, Q 322.5, Q 322.6, Q 322.7, Q 322.8, Q 322.9, Q 433.24, Q 433.25 Herlert, A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 7.3 Herlert, Alexander . . . A 5.4, A 5.6, MO 5.4, MO 5.6, MS 3.2, MS 7.2 Hermerschmidt, Andreas . . . . . Q 112.4 Herpers, Ulrich . . . . . . . . . . . . . . . MS 1.4 Herrmann, Sven . . . . . . . . . . . . . .Q 412.6 Hertel, I. V. . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 11.7 Hese, Achim . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 1.6 Hesse, Lukas . . . MO 2.5, MO 19.9, Q 434.9 Hessmo, Bj¨orn . . . . . . . . . . . . . . Q 301.23 Hettich, Christian . . . . . . . . A XIX, Q X Heuer, Axel . . . MO 21.8, Q 212.4, Q 433.3, Q 514.8 Heumann, E. . . . . . . . . . . . . . . . . Q 211.2 Heumann, Ernst . . . . . . . . . . . . . Q 121.8 Heurs, Michele . . . . . . Q 121.1, Q 231.7 Heyne, Karsten . . . . . . . . . . . . SYFS VIII Hietschold, Michael . . . . . . . . . . .MO 7.7 High Q. Laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . .FB 7 Hikosaka, Yasumasa . A 13.6, MO 15.6

Autorenverzeichnis Hildebrandt, Lars . . . . . . . . . . . . .Q 111.4 Hillebrecht, F. U. . . . . A 10.7, MO 12.7 Hillenbach, Andreas . . . . . . . . . . MO 8.5 Hillenkamp, F. . . . . . . . . . . . . . . . . MS 5.2 Hillenkamp, Franz . . . . MS 5.4, PV VII Hiller, Roger . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 1.1 Hinz, Klaus-Peter . . . . . . . . . . . . . MS 6.2 Hippler, Michael . . . . . A 12.5, MO 10.5 Hippler, Thomas . . . A 5.7, MO 5.7, MO 7.21 Hirth, Antoine . . . . . . . . . . . . . . . Q 121.4 H¨ofer, S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 111.6 H¨ohr, C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.17 H¨ohr, Cornelia . . . . . . . .A 9.16, A 18.11 Hoekstra, Andreas . . . . . . . . . . . . MO 7.9 Hoekstra, Ronnie . . . .A 4.2, A 5.3, MO 5.3, MO 8.4, MS 4.1 Hoekstra, Steven . . . . . . . . . . . . . MS 4.1 H¨oppe, Henning A. . . . . . . . . . . .Q 222.3 H¨oppener, C. . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.16 H¨orhold, Hans-Heinrich . . . . . . .Q 211.5 Hoffmann, O. . . . . A 4.6, A 4.7, A 9.23 Hoffmann, Stefan . . . . . . . . . . . . Q 111.2 Hofmann, Angelika . . MO 9.6, Q 314.6 Hofmann, C. . . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.13 Hofmann, Martin . . . . . . . . . . . . Q 111.2 Hoger, Tim . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 7.13 Hoheisel, Gerald . . . . . . . . . . . . . . MO 1.6 Hohn, O. . . . . A 9.25, A 10.7, MO 12.7 Holthaus, Martin . . . . . . . . . . . .Q 301.35 Holzer, Wolfgang . . . . . . . . . . . . Q 211.5 Holzwarth, R. . . MO 21.4, Q 312.5, Q 514.4 Hommelhoff, Peter Q 221.8, Q 301.7, Q 311.1 Hoog, I. . . . . . . . . . . . . . . A 11.2, MS 7.3 Hoog, Ines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 4.4 Horak, Peter . . . . . . . . . . . . . . . . Q 301.25 Horn, Roland . . . . . . . . MS 1.5, Q 433.5 Hornung, Thomas . . . . . . . . . . . . Q 511.4 Horstjann, M. . . . . . . . . . . . . . . .Q 231.10 Horstjann, Markus . . . . . . . . . . Q 433.24 Hositrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FB 8 Hotop, H . . . . . . . . . . . A 10.1, MO 12.1 Hough, James . . . . . . . . . . . . . . . Q 412.2 Hoyer, W. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 413.6 Huber , B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 7.1 Huber, G. . .A 11.2, MS 4.2, MS 7.3, Q 211.2 Huber, Gerhard . . . MS 1.5, MS 3.1, MS 4.4, MS 4.5, Q 433.5 Huber, G¨unter . . . . . . Q 121.7, Q 121.8 Huber, Robert . . . . . . . . . . . . . . . .MO 2.3 Huber, Th. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.6 Huber, Thomas . . . . . . MS 2.1, MS 2.3 Hulpke, Florian . . . . . . . . . . . . . Q 432.13 hundertmark, holger MO 21.7, Q 514.7 Huneus, F. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 212.6 Hunnekuhl, Michael . . . . . . . . . . Q 312.1 Huppmann, Petra . . . . . . . . . . . . MO 4.7 Huss, Arno . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 323.6 Hyllus, Philipp . . . . . . Q 213.2, Q 513.6 Illuminati, Fabrizio . . . . . . . . . . . Q 321.8 Ilmvac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FB 9 Inghoff, Thorsten . . . . . . . . . . . . . . A 9.18 Inguscio, Massimo . . . . . . . . . . . .Q 311.4 Isfort, Gereon . . . SYBP 4.1, SYBP 4.2 Ivanenko, Mikhail . . . Q 322.6, Q 322.7 Ivanov, Misha Yu. . . . . . . . . . . . . . . A 1.4 Jacob, Timo . . . . . . . . . . . . . . . . MO 7.20 Jacobi, J¨org . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 6.3 JACOBY, Georg . . . . . . . . . . . . . . . . A 7.5 Jagutzki, O. A 10.4, A 13.4, MO 12.4, MO 15.4 Jagutzki, Ottmar . . .A 9.26, A 18.4, A 18.9 Jahma, Mika . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 123.1 Jahn, R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SYBP 2.2 Jahnke, T. . . A 9.25, A 10.4, A 10.7, A 13.4, MO 12.4, MO 12.7, MO 15.4 Jakobs, S. . . . . . . . . . SYAO I, SYBP 1.1 Jander, Philip . . . . . . . . . . . . . . . . Q 212.3 Jansen, A. . . . . . . . . . . A 16.3, MO 18.3 Jarzeba, Wlodzimierz . . . . . . . . MO 11.8 Jaspers, Kirsten . . . . . . . . . . . . . Q 433.17 JCM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FB 11 Jennewein, Thomas . . . . . . . . . . Q 231.1 Jentsch, Christian . . . . . . . . . . . Q 301.20 Jepsen, P. U. . . . . MO 19.22, Q 434.22 Jepsen, Peter Uhd . . . . SYBP 4.5, SYBP 4.8 Jertz, Roland . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS VI Jex, Igor . . . . . . . . . . . . Q 432.7, Q 432.8 Jirauschek, C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Q IX Jobin Yvon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FB 10 Johnsson, Mattias . . . . . . . . . . . . A 18.10 Joosten, Sven . . . . . . . . . . . . . . . . Q 222.3 Jordanides, Xanthipe J. . . . MO 8.1, SYBP 4.12 J¨ urgens, Dirk . . . . . . . . . . . . . . . Q 301.16 Julienne, P. S. . . . . . . . . . . . . . . . . .A 9.11

Jung, Gregor . . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.14 Jung, Robert . . . . . . .MO 19.4, Q 434.4 Jung, Sebastian . . . . . . . . . . . . . Q 433.23 Junglen, T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 511.6 Jungmann, Klaus . . . . . . . . . . . . . . . . A X Kabachnik, N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 7.2 Kabachnik, N. M. . . . . . . . . . . . . . A XVII Kablukov, Sergei . . . . . . . . . . . . . Q 302.8 K¨artner, F. X. . . MO 21.1, MO 21.2, MO 21.6, Q IX, Q 302.2, Q 514.1, Q 514.2, Q 514.6 Kai, Pahlke . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 113.4 Kaiser, Friedemann . . . . . . . . . . . Q 302.3 Kalinski, Matt . . . . . Q 321.6, Q 431.13 Kaminski, Patrick . . MO 19.6, Q 434.6 Kaminskii, Alexander A. . . . . . . Q 121.6 Kammer, S. . A 10.2, A 10.3, A 10.4, A 13.4, A 18.1, MO 12.2, MO 12.3, MO 12.4, MO 15.4 Kamp, Martin . . . . . . . . . . . . . . . . SYIP V Kamps, Oliver . . . . . . . . . . . . . . . Q 212.3 Kanton, S. . . . . . . . . . . A 13.2, MO 15.2 Kanzow, H. . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 7.19 Kaposta, Cristina . . . . . .MS IX, MS 1.6 Karaboue, Chialou . . . . . . . . . . . Q 122.5 Karamian, Sarkis . . . . . . . . . . . . . . . . A XI Karlsson, E. B. . . . . . . . . . . . . . . . Q 413.7 Karpuk, S. . . . . . . . . . . . A 11.2, Q 511.3 Karpuk, Sergej . . . . . . . . . . . . . . . .MS 4.4 Karshenboim, S. . . . . . . . . . . . . . A 18.14 Kasai, Toshio . . . . . . MO 19.7, Q 434.7 Kasper, Alexander . . . . . . . . . . . . . A 9.10 Kastrup, Hans . . . . . . . . . . . . . . . Q 513.5 Kaya, Koji . . . . . . . . . . A 15.5, MO 13.5 Kazansky, Peter . . . . . . . . . . . . .Q 301.25 Keil, A. . . . . . . . . . . . .Q 433.14, Q 511.2 Keitel, Christoph H. . A 14.5, A 18.6, Q 323.4, Q 431.6 Keller, Matthias . . . . . . . . . . . . . . Q 313.5 Keller, U. . . . MO 19.23, MO 21.3, Q 434.23, Q 514.3 Kellerbauer, A. . . . . . . . . . . . . . . . MS 7.1 Kemann, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.11 Kester, Oliver . . . . . . . . . . . . . . . . .MS 3.1 Ketelaars, M. . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.13 Ketelaars, Martijn . . . . . . . . . . SYBP 3.4 Ketterle, Wolfgang . . Q 321.1, Q 321.7 Keupp, Jochen . . . . . . . . . . . . . .Q 301.19 Khalil, Tarek . . . . . . . . A 13.3, MO 15.3 Khasanov, Oleg . . Q 222.5, Q 302.4, Q 302.5, Q 302.6 Khazarchyan, Margarita . . . . SYBP 4.3 Kheifets, A. . . . . . . . . . A 10.4, MO 12.4 Kiefer, R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 211.2 Kiefer, W. . . . . . . . MO 19.14, Q 434.14 Kiefer, Wolfgang . . . . . . . . . . . . MO 14.6 Kieleck, Christelle . . . . . . . . . . . . Q 121.4 Kiesel, Nikolai . . . . . . . . . . . . . . . Q 223.6 Kieslich, S. . . . . . . . . . . . . . . A 6.5, A 6.6 Kira, M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 413.6 Kirschner, J. . . . . . . . . A 10.7, MO 12.7 Kisel, V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 211.2 Kisselev, O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.2 Kiyan, Igor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 18.7 Kiyan, Igor Yu. . . . . . . . . . . . . . . . . . A 1.6 Klappauf, Bruce . . . . . . . . . . . . Q 301.25 Klar, T. A. . . . . . . . . SYAO I, SYBP 1.1 Kleiman, U. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 18.5 Kleimann, U. . . . . . . . . A 13.2, MO 15.2 Klein, Stefan . . . . . . . . . . . . . . . . . MO 7.7 Kleinekath¨ ofer, U. MO 19.15, Q 434.15 Kleinermanns, Karl . . . . . . . A VII, MO I Kleinert, J. . . . . A 4.3, A 9.19, Q 511.3 Klemm, Elisabeth . . . . . . . . . . . . Q 211.5 Klemz, Guido . . . . . . . . . . . . . . . . Q 433.3 Klepper, O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 11.5 Kley, E.-B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 111.8 Kl¨ oter, Bernhard . . . Q 301.32, Q 321.2 Klug, Manuel . . . . . . . . . . . . . . . . Q 302.8 Kluge, H.-J. MS 1.1, MS 1.2, MS 1.3, MS 7.1 Kluge, Hans-J¨ urgen . . . . . . . . . . . A 11.7 Klusmann, Miriam . MO 19.2, Q 434.2 Knaak, Kai-Martin . . . . . . . . . . . Q 112.1 Knapp, A. . . . . . . . . . . .A 13.4, MO 15.4 Knapp, Alexandra . . . A 10.4, MO 12.4 Knappe, Svenja . . . . . . . . . . . . . . Q 312.9 Knight, J. C. . . . . . . . MO 21.4, Q 514.4 Knight, P. L. . . . . . . . MO 20.3, Q 504.3 Knispel, Richard . . . . . . . . . . . . . Q 111.4 Kn¨ ockel, H. . . . Q 433.16, Q 433.20, Q 433.21 Kn¨ ockel, Horst . . . .Q 433.17, Q 433.23 Knoke, S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 111.6 Knoop, Steven . . . . . . . . . . . . . . . . . A 4.2 Knopp, Holger . . . . . . . . . . . A 6.2, A 6.3 Ko, Eunjung . . . . . . . . A 15.6, MO 13.6 Koch, J¨ urgen . . . . . . . . . . . . . . . . Q 231.9 Koch, Lothar . . . . MO 19.18, Q 434.18 Koch, Ralf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 121.3 Koch, S. W. . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 413.6 K¨ ohl, Michael . . . . . . . . . . . . . . .A II, Q II

K¨ohler, J. . . . . . . . . . . . . . . . . .SYBP 4.13 K¨ohler, J¨urgen . . . . . . . . . . . . . SYBP 3.4 K¨ohler, Steffen . . . . . . . . . . . . . . . Q 113.1 K¨ohler, T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 221.4 K¨olbach, Micha . . . . . . . . . . . . SYBP 4.1 K¨onig, Friedrich . . . . . . . . . . . . . . Q 431.2 K¨onig, J. . . . . . . . . . . MO 20.6, Q 504.6 K¨otter, Karsten . . . . . . . . . . . . . . Q 412.3 Kohl, Tobias . . . . . . . . . . . . . . . SYBP 4.9 Kolachevsky, N. . . . . . A 18.14, Q 312.5 Kollmus, H. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 9.21 Koltermann, Andre . . . . . . . . . SYBP 4.9 Kompa, K.-L. . . . . . . . A 16.4, MO 18.4 Kompa, Karl-Ludwig . A 12.7, A 12.8, A 15.3, MO 10.7, MO 10.8, MO 13.3, MO 19.11, MO 19.11, Q 434.11, Q 434.11 Kondov, I. . . . . . . . MO 19.15, Q 434.15 Korhoshev, Dmitriy . . MO 1.4, MO 7.4 Korn, Georg . . . . . . . . . . . . . . . . . . SYFS I Kornilov, Oleg . . . . A 2.1, MO 3.1, Q 301.18 Korolkov, Mikhail V. . A 16.1, MO 18.1 Korolkova, N. . . . . . . Q 431.3, Q 433.28 Korolkova, Natalia .Q 123.4, Q 431.2, Q 432.2, Q 432.3, Q 432.4 Korsunsky, Evgeny A. . . . . . . . . Q 302.7 Korte, Frank . . . . . . . . . . . . . . . . . Q 231.9 Kostjucenko, Irina . . . . . . . . . . .Q 433.19 Kottke, M. . . . . . . . . Q 301.36, Q 321.5 Kottke, Markus . . . . . . . . . . . . . Q 301.30 Koval, Peter . . . . . . . . . . . A 9.18, A 14.3 Kovalchuk, E. V. . . . . . . . . . . . . . Q 312.2 Kozhuharov, C. . . . . . . . . . . . . . . . A 11.5 Kozlov, Victor . . . . . . . . . . . . . . . Q 432.1 Kozlov, Viktor . . . . . . . . . . . . . . Q 431.14 Kraemer, Tobias . . . . . . . . . . . . . Q 411.8 Kraft, S. . . . . . . . . . . . MS 2.2, Q 301.10 Kraft, Sebastian . Q 301.29, Q 311.2, Q 311.3 Kraft, Stephan . . . . . . Q 511.5, Q 511.7 Kramer, Karl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 6.1 Krampert, G. . . . MO 9.3, MO 9.4, Q 314.3, Q 314.4 Kratz, J. V. . . . . . . . . . . . . A 3.6, MS 4.2 Kratz, Jens Volker . . . . . . . . . . . Q 433.5 Kratz, Jens-Volker . . . . . . . . . . . . MS 4.5 Kraus, Barbara . . . . . . . . . . . . . . .Q 213.5 Krausz, Ferenc . . . . . . . . . . . . . . . . . PV III Kreckel, Holger . . MO 8.2, MO 8.3, MO 8.5 Kretschmann, H. . . . . . . . . . . . . . Q 211.2 Kretschmann, Hanno M. . . . . . Q 121.7 Kreuter, Axel . . . . . . . . . . . . . . . . Q 313.4 Kreutzmann, H. . . . . . . . . . . . . .Q 301.36 Kreutzmann, Helge . . . . . . . . . . .Q 321.4 Kriegeskotte, Christian . . . . . . . . MS 5.1 Kroboth, Sven . . . . . . . . . . . . . . . Q 301.9 Kr¨oger, Sophie . . . . . . . A 11.3, A 18.13 Krohn, S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 11.2 Krohn, Sven MO 8.2, MO 8.3, MO 8.5 Kronik, Leeor . . . . . . . .A 15.6, MO 13.6 Kr¨uger, O. . . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 432.12 Kr¨uger, Peter . .A VI, Q VI, Q 221.7, Q 301.23 Kr¨uger, Sven . . . . . . . . . . . . . . . . .Q 112.4 Krug, Andreas . . . . . . . . . . . . . . . . .A 17.3 Kube, G. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A 3.6 Kubitscheck, U. . . . . MO 7.8, MO 7.10 Kubitscheck, Ulrich MO 7.9, SYBP 1.3 Kubo, F. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MS 2.6 Kubo, Florian . . . . . . . . MS 2.1, MS