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Prof. Dr. Randolf Pohl
Randolf Pohl
Forschungsgruppenleiter
Telefon: +49 89 3 29 05 - 281
Mobil: +49 171 41 70 752
Leiter der ERC Forschungsgruppe Muonic Atoms/ Head of ERC research group Muonic Atoms

ERC Forschungsgruppe Muonic Atoms

Leiter: Prof. Dr. Randolf Pohl

Im Zentrum unserer Forschung steht die Laserspektroskopie von myonischen Atomen und Ionen. In diesen exotischen Atomen ersetzt ein Myon die Hüllenelektronen. Myonen sind die schweren Cousins der Elektronen und wie diese punktförmige Elementarteilchen. Seine große Masse – ein Myon ist 200mal schwerer als ein Elektron – bewirkt, dass das Myon dem Atomkern 200mal näher kommt als ein Elektron. Aufgrund dieser großen Nähe zeigen sich Einflüsse des Atomkerns, beispielsweise seiner „Größe“, d.h. seines elektrischen oder magnetischen Radius, sehr deutlich im Anregungsspektrum des myonischen Atoms. Mittels Laserspektroskopie myonischer Atome und Ionen erhalten wir also präzise Informationen über die Struktur der einfachsten Atomkerne.

Bisher haben wir die Größe der Ladungs- und der Magnetisierungsverteilung des Protons bestimmt. Der von uns aus der Laserspektroskopie von myonischem Wasserstoff gewonnene Ladungsradius des Protons ist zehnmal genauer als alle anderen Bestimmungen, weicht jedoch um 4% von den vorherigen Werten ab. Dieses sog. „Proton Radius Puzzle“ ist Gegenstand breiter Diskussionen.

Zurzeit arbeiten wir an myonischem Deuterium, und ab Herbst 2013 wenden wir uns den myonischen Helium-Ionen zu. Auch hier erwarten wir eine zehnmal genauere Bestimmung der Ladungsradien von 3He und 4He und Hinweise auf die Lösung des „Proton Radius Puzzle“.

Wir sind im Rahmen einer internationalen Kollaboration vor allem verantwortlich für Teile des Lasersystems und des Myonenstrahls sowie für die Datennahme und -analyse. Die Messungen werden am Paul-Scherrer-Institut (PSI) in Villigen (Schweiz) durchgeführt, wo die weltweit stärksten Myonenstrahlen zu Verfügung stehen. Die Arbeiten werden seit 2011 im Rahmen des Projekts „Charge Radius Experiment with Muonic Atoms“ (CREMA) mit einem Starting Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) im 7. Forschungsrahmenprogramm der EU finanziert.

 
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