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Hydrogen hyperfine structure measurements using the σ1- and π1-transitions:
evaluation & correction
Andreas Lanz
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Eberhard Widmann
DOI
10.25365/thesis.58059
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26328.24179.938373-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die ASACUSA Kollaboration am CERN schlug eine Messung der Hyperfeinstruktur von Antiwasserstoff im Grundzustand vor, um das CPT Theorem zu testen. Der Aufbau des Experiments wird mit Wasserstoff getestet. Die Übergänge, welche dafür benutzt werden sollen, sind der σ1- und der π1-Übergang. Zu diesem Zweck wurde eine SpinFlip Kavität gebaut, welche durch eine konkrete Ausrichtung des statischen und des oszillierenden Magnetfeldes imstande ist, beide Übergänge zu treiben.
Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Auswertung von Daten. Eine Hälfte der Daten wurde bereits 2017 mittels MatLab ausgewertet. Die Auswertung wird nun mit ROOT wiederholt, um zu sehen, ob die erreichbare Präzission und das Endergebnis unabhängig von der benutzten Software ist.
Die zweite Hälfte der Daten wurde in dieser Arbeit zum ersten Mal ausgewertet. Diese Daten wurden bei kleinem Magnetfeld gemessen, da dadurch ein besseres Ergebnis mittels Extrapolation erreicht werden könnte, da mehr Datenpunkte im Bereich um den Nullpunkt des Magnetfeldes gemessen wurden. Die Auswertung zeigte eine Abweichung vom Literaturwert bei diesen Punkten.
Bei kleinem statischen Magnetfeld haben der σ1- und der π1-Übergang nahezu die gleiche Übergangsfrequenz und interferieren miteinander, was eine Änderung der Kurvenform der Übergangswahrscheinlichkeit bewirkt. Als Folge dieser Änderung, führt der zuvor benutzte Fit, welcher auf einem Zwei-Level System beruht, nicht mehr zu akkuraten Ergebnissen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird ein Vier-Level System gelöst und die Differenz dieser Übergangsfrequenz von der durch den Zwei-Level System Fit berechneten Übergangsfrequenz berechnet als Korrektur auf die Daten angewendet.
Abstract
(Englisch)
The ASACUSA collaboration at CERN proposed an antihydrogen ground-state hyper ne transition measurement to test the CPT theorem. The experimental setup is tested with hydrogen. The transitions used for this experiment are the σ1- and the π1-transition. Therefore a spin-flip cavity was built capable of driving both transitions by a specific alignment of the static and oscillating magnetic fields.
The first part of this thesis deals with the evaluation of the data.
One half of these data have already been evaluated in 2017 with MatLab. The evaluation is now repeated with ROOT to see if the achievable precision and final results are independent of the used software. The second half of the data have been evaluated in the present work for the first time. These data were measured at lower magnetic fields to get better extrapolation results by having more data points close to the interesting zero magnetic field region. The evaluation showed a deviation from the literature value at these points.
At low static magnetic field the σ1- and the π1-transition have almost the same frequency and interfere with each other, which changes the line-shape of the transition probability. In consequence the formerly used fit, based on a two-level simulation, does not yield accurate results. Solving a four-level system and calculating the difference from the transition frequency resulting from the two-level fit is applied to the data as a correction, which is done in the second part of this thesis.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Hydrogen Antihydrogen Atomic Physics Hyperfinestructure
Schlagwörter
(Deutsch)
Wasserstoff Antiwasserstoff Atomphysik Hyperfeinstruktur
Autor*innen
Andreas Lanz
Haupttitel (Englisch)
Hydrogen hyperfine structure measurements using the σ1- and π1-transitions:
Hauptuntertitel (Englisch)
evaluation & correction
Paralleltitel (Deutsch)
Wasserstoff Hyperfeinstrukturmessungen mittels der σ1- und π1-Übergänge : Auswertung & Korrektur
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
viii, 74 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Eberhard Widmann
Klassifikationen
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik ,
33 Physik > 33.30 Atomphysik, Molekülphysik
AC Nummer
AC15557320
Utheses ID
51275
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |