Mikrokalorimeter-Arrays und Quantengas-Target für Experimente an der GSI/FAIR

Im Rahmen des APPA-Forschungsschwerpunkts soll erstmals die einzigartige Eigenschaftenkombination magnetischer Mikrokalorimeter für die hochauflösende Röntgenspektroskopie an hochgeladenen Ionen in Speicherringexperimenten voll ausschöpft, und dadurch eine neue Qualität von Präzisionsexperimenten ermöglicht, zum Beispiel beim Test der Quantenelektrodynamik in hohen Feldern. Basierend auf dem erfolgreichen Mikrokalorimeter-Konzept maXs mit seiner weltweit führenden Energieauflösung, seiner exzellenten Linearität und schnellen intrinsischen Signalanstiegszeit, werden zwei Detektor-Arrays mit je 64 Röntgenabsorbern aufgebaut. Die Geometrie der Detektorarrays und des Kühlers wird optimal auf den Betrieb am 0°-Port des Elektronenkühlers von CRYRING ausgelegt. Unter diesem Winkel sind sowohl Dopplerverbreiterungen wie auch winkelbedingte Unsicherheiten der Dopplerverschiebung minimal. Im Rahmen des APPA Forschungsschwerpunkts sollen außerdem die hochpräzisen Methoden zur Manipulation von Atomen nahe des absoluten Nullpunkts der Temperatur zur Realisierung neuartiger Targets an Beschleunigeranlagen genutzt werden. Es ist geplant, die weiterentwickelte UHV-Kammer einschließlich optischer Dipolfalle aufzubauen und für den Einsatz an der GSI zu konditionieren. Im Quantengas-Target wird eine präzise atomare Zustandspräparation, bis hin zu einem Bose-Einstein-Kondensat (BEC) implementiert. Als Vorbereitung für erste Experimente an FAIR werden wir außerdem die Wechselwirkung einfach-geladener Ionen mit unserem Target untersuchen. Insbesondere ermöglichen uns diese Vorexperimente die Entwicklung der notwendigen Ionenoptik, um Ionen kontrolliert in unsere Experimentierkammer einzubringen und den Überlapp mit dem Target zu optimieren.