SPARC: HITRAP / Traps

Fallenentwicklung und HITRAP

HITRAP – die zentrale Ionenfallen-Anlage der SPARC-Kollaboration und integraler Bestandteil des Conceptual Design Reports – wird brillante Teilchenstrahlen von schweren hochgeladenen Ionen bei niedrigen Energien für Experimente bereitstellen. HITRAP ist ein mittelfristiges Projekt der GSI Darmstadt, das in enger Zusammenarbeit mit den Universitäten Frankfurt und Mainz am ESR-Speicherring an der existierenden GSI-Beschleunigeranlage für Präzisionsexperimente mit hochgeladenen stabilen Ionen bis Uran U92+ aufgebaut worden ist. Nach Abschluss der Experimente am ESR-Speicherring und bei Fertigstellung des FLAIR-Gebäudes wird HITRAP an der FLAIR-Anlage installiert werden, wo das Experimentierprogramm auf hochgeladene radioaktive Ionen bzw. Antiprotonen erweitert werden wird.

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HITRAP verwendet die Kombination aus einer IH-Struktur und einer Radiofrequenzquadrupol-Struktur um Teilchenstrahlen der Energie 4 MeV/u auf 500 keV/u und schließlich auf 6 keV/u abzubremsen. In der darauf folgenden Penning-Kühlfalle werden die schweren Ionen bzw. Antiprotonen mit den Methoden der Elektronenkühlung und Widerstandskühlung auf kryogene Temperaturen abgekühlt und als Strahlen geringer Emittanz zu den Experimenten extrahiert.
Die HITRAP-Anlage eröffnet die Möglichkeit, Präzisionsexperimente an schweren hochgeladenen Ionen bei extrem niedrigen Energien bzw. an ruhenden, gekühlten Teilchen in einer Falle durchzuführen. Das Physikprogramm der HITRAP-Experimente umfasst die Untersuchung der fundamentalen Wechselwirkungen in atomaren und nuklearen Systemen mit höchster Präzision. Im Zentrum des Interesses stehen insbesondere die Struktureigenschaften und das dynamische Verhalten dieser Systeme in extrem starken Feldern, die nur in schweren hochgeladenen Ionen verfügbar sind. Während die Experimente an der bestehenden GSI-Beschleunigeranlage auf Systeme mit stabilen Kernen ausgerichtet sind, werden die zukünftigen Experimente innerhalb der SPARC-Kollaboration mehr an Systemen mit radioaktiven Kernen, die bei FAIR mit hohen Intensitäten erzeugt werden können, durchgeführt werden.
Im Rahmen des Forschungsverbundes „SPARC.de" sollen für die HITRAP-Experimente an der FAIR-Anlage Neu- und Weiterentwicklungen von Fallentechnologien und instrumentellen Methoden, z.B. Detektorsystemen und Impulsspektrometer, konzertiert vorangetrieben werden. Ein unmittelbarer Test dieser Entwicklungen an der jetzigen GSI-Anlage ist vorgesehen.

Die Experimente, bei denen die zu entwickelnden Methoden eingesetzt und getestet werden sollen, sind:

  • die Fallen-basierte Präzisionsspektroskopie verbotener Übergänge in hoch geladenen Ionen (und fallenphysikalische Studien zu deren Dynamik),
  • ein Oberflächen-Experiment zur ultra-intensiven Anregung zweidimensionaler Strukturen durch hoch geladene Ionen und
  • magneto-optisch gespeicherte ultra-kalte Atome als zustandspräpariertes Target für niederenergetische Schwerionenstrahlen (MOT-TARGET)
Progress Reports

 

2013/03/11: Jahresbericht 2012 - Direct measurement of the proton magnetic moment

 

2013/03/11: Jahresbericht 2012 - g Factor of Lithiumlike Silicon 28Si11+

 

2013/02/15: Experimental access to higher-order Zeeman effects by precision spectroscopy of highly charged ions in a Penning trap

 

2013/01/18: g Factor of Lithiumlike Silicon 28Si11+

 

2012/01/10: g-factor measurement by double-resonance spectroscopy at HITRAP

 

2011/07/08: g-Factor of Hydrogenlike Silicon 28Si13+

 

2011/06/20: Observation of Spin Flips with a Single Trapped Proton

 

2011/01/31: A gas target for X-Ray measurements on HCI at HITRAP

 

2011/01/31: Measurement of the (anti)proton g-factor - Status of the experiment

 

2011/01/31: Observation of spinflips with hydrogen-like silicon 28Si13+

 

2008/01/28: <media 1622 - new-window>Measurement of the (anti)proton g-factor - Status of the experiment</media>

 

2007/05/21: <media 1620 - new-window>Status of the HITRAP project</media>

 

2007/02/05: <media 1621 - new-window>Status of the g-factor experiment for highly charged calcium ions</media>

 

2006/11/22: Workshop on low-energy atomic physics experiments at HITRAP and Cave A

 

2006/10/04: <media 1619 - new-window>The g-factor of the bound electron in highly charged ions and the electron mass</media>

 

2006/03/20: <media 1618 - new-window>HITRAP - An Ion Trap Facility for Heavy Highly Charged Ions and Antiprotons</media>

 

2004/11/26: <media 1623 - new-window>Minutes of the meeting of the Working Group</media>