Ricz Sándor. MTA Atommagkutató Intézete. SZFKI, Budapest

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Ricz Sándor. MTA Atommagkutató Intézete. SZFKI, Budapest 2013. 12. 10"

Egon Lakatos
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Aszimmetrikus fotoelektron emisszió foton- atom és foton-h molekula kölcsönhatásban Ricz Sánor MTA Atommagkutató Intézete SZFKI, Buapest

2 Tartalom I. Fotoelektronok ifferenciális hatáskeresztmetszete Kísérleti berenezés - Max-lab I411-s nyaláb csatornája (Lun, Svéo. o.) - DESY BW3-s nyaláb csatornája (Hamburg, Németo. o.) - ESA- elektron spektrométer Fotoelektronok ifferenciális hatáskeresztmetszete (kísérlet) II. Aszimmetria foton-atom kölcsönhatásban - Korábbi méréseinkből Aszimmetria külső s- és p-héjakra - speciális mérések

3 Bevezetés Cél: : Magasabb renű effektusok vizsgálata foton atom kölcsönhatásokban. Hagyomány: 1 kev foton energia alatt a fotoelektronok szögeloszlása tisztán ipól típusú. Elméleti jóslás: Nonipol effektus 1keV alatti foton energiáknál. Kísérlet: A mért szögeloszlások alakja nagyon érzékeny a kölcsönhatások részleteire (elektron korreláció, ionizációs és gerjesztési csatornák közötti kölcsönhatások..). Érekesség: Nincs kísérleti vizsgálat széles szögtartományra =0 ± ±180.

Elméleti jóslás: Nonipol effektus 1keV alatti foton energiáknál.

4 Fotoelektronok szögeloszlása: Az átmeneti mátrixelem fotoionizációra/gerjesztésre a következő: A(k,r) vektor pot. A kölcsönhatási potenciál Taylor-sora r=0 környezetében: Az átmeneti mátrixelemet a kezeti és végállapot között közelíthetjük a következő kifejezéssel, figyelembe véve az elsőrenű nonipól korrekciót is:

A kölcsönhatási potenciál Taylor-sora r=0 környezetében: Az átmeneti

5 Megmaraási törvények: Energia Impulzus Impulzusmomentum Paritás

6 Tetszőlegesen orientált atomokra, 100%-ban lineárisan poláros fényre, a fotoelektron emisszió ifferenciális hatáskeresztmetszetére kapjuk: ( h,, ) tot ( h ) 1 ( h ) P (cos ) ( h ) ( h )cos 4 E1 ipól az E1 ipól anizotrópia paraméter az E nonipol anizotrópia paraméter a M1 nonipol anizotrópia paraméter P : a másorenű Legenre-polinom ϴ: polárszög : azimutszög sin E, M1 nonipol cos Speciális szögek: =90 csak ipól szögeloszlás =54.7 (P =0) csak nonipol szögeloszlás =0 minen anizotrópia paraméter merhető

az E nonipol anizotrópia paraméter a M1 nonipol anizotrópia paraméter P : a másorenű Legenre-polinom ϴ: polárszög :

7 Koorináta renszer a k-hoz viszonyítva sin ( )cos ( ) 1 sin ( )cos ( ) cos( )... (, ) (, ) (, ) (, ) Azonos eremény: ha a k irányában növekszik

8 = Dipól szögeloszlás k k E P k P =-1 k k k P P E

9 =0 =0.8 =0 k Nonipol szögeloszlás k k P E P = 0.5 =0 =0.3 k k Nincs szimmetria a polarizációs vektorhoz P viszonyítva! k P E P

10 Kísérlet A szinkrotronok és nyalábcsatornák főbb paraméterei MAX-II (MAX-lab, Lun, Svéország) tároló gyűrű: E e =1.5 GeV elektron, injektálás 1 óránként Az I411 nyalábcsatorna: unulátor, h = ev, SX-700 monokromátor (10 l/mm), foton fluxus: foton/s. DORIS III (HASYLAB, Hamburg, Németország) szinkrotron: E p =4.45 GeV pozitron, injektálás 8 óránként A BW3 nyalábcsatorna: unulátor, h = ev, SX-700 monokromátor (10 l/mm), foton fluxus: ~ 10 1 foton/s.

foton fluxus: 10 11 10 13 foton/s. DORIS III (HASYLAB, Hamburg, Németország) szinkrotron: E p =4.

11 ESA- típusú elektrosztatikus elektron spektrométer 10 cm MAX-II-nél: ESA-L spektrométer DORIS III-nál: ESA-G analizátor. Fő jellemzők: - Két menetes - Másorenben fókuszál - Nagy energiafelbontás (.5x10-3 ) - Beépített fékezőlencse - Széles energiatartomány (0eV 10 kev) - Szögtartomány: ESA-L: 0 ±180 (15 lépésköz, kivéve 0, 90, 180 és 70 ) R L ESA-G: 0 ±180 (15 lépésköz, kivéve 90 és 70 )

Fő jellemzők: - Két menetes - Másorenben fókuszál - Nagy energiafelbontás (.

12 A etektorok relatív hatásfokának meghatározása MAX-II kísérleteknél: Ar L M,3 M 3,3 P 0,1, Auger-vonal. DORIS III mérésekben: Ar L 3 M,3 M 1,3 D Auger-csúcs.

13 Az anizotrópia paraméterek fotonenergia függésének kísérleti vizsgálata Méréseket végeztünk a következő atomokra és atomi héjakra: Ar p, 3s, 3p Xe 5s, 5p Kr 3, 4p A mért ifferenciális hatáskeresztmetszetek alakja egy kissé eltért az ieálistól.

héjakra: Ar p, 3s, 3p Xe 5s, 5p Kr 3, 4p A mért

14 Anizotrópia paraméterek a Xe 5s fotoelektronokra hν=150 ev k hν=190 ev k P P Ricz et al, Phys. Rev. A 67 (003)0171

15 Dipól és non-ipól anizotrópia paraméterek fotonenergia függése a Xe 5p fotoelektronokra Phys. Rev. A 69 (004)01707

16 h =10 ev Anisotropy parameters for Ar 3p photoelectrons 3p 1/ h =47.87 ev P P h =37.5 ev h = ev 3p 1/ P P MBPT Phys. Rev. A 7 (005)014701

17 A Kr 4p fotoelektronok anizotrópia paraméterei a 3 np rezonáns gerjesztés tartományban h = ev h = ev f 1 cos sin, 1 cos 1 P 4 {1 sin cos (3sin cos cos 1) / hys. Rev. A 81 (010) [(3sin 1 f 1 ( cos, ) (35sin 1) / ] f 4 1 ( cos 4, ) f 1 ( 30sin, ) cos 3) / 8}

165 ev f 1 cos sin, 1 cos 1 P 4 {1 sin cos (3sin cos cos 1) / hys.

18 Elektromos oktupól fotonenergia függése a Kr 4p fotoelktronokra

19 Néhány szögeloszlás Xe 5s hν=150 ev h =10 ev Ar 3s Ar 3p h =47.87 ev 3p 1/ k A LR =0.06(5) A LR =0.07(5) A LR =0.00(6) P hν=190 ev h =37.5 ev h = ev 3p 1/ A LR =0.05(5) A LR = 0.01(5) A LR =0.08(3)

07(5) A LR =0.00(6) P hν=190 ev h =37.5 ev h =49.

20 Jobb és bal efiníciója méréseinkben Jobb és bal efiníciója méréseinkben L sin ), ( 0 R sin ), ( ), ( 0 0 j j j R 0, i i i L, Δχ= 1.7 Δψ= 5 0 R L R L A LR QM, QED

21 Az aszimmetria paraméterek fotonenergia függése Az kísérleti aatok eloszlása nem véletlenszerű nulla körül!!

22 Az aszimmetria paraméterek a fotoelektronok energiájának függvényében Fékezési arány: D=E pass /E kin =0.3 1

23 Kísérleti bal-jobb aszimmetria paramétereket határoztunk meg lineárisan poláros szinkrotron sugárzás alkalmazásával (h = ev) H molekulára és a következő nemesgázokra, illetve atomi héjakra: He 1s Ne s, p Ar p, 3s, 3p Kr 4s, 4p Xe 5s, 5p Mérési körülmények: Két spektrométert és két szinkrotront használtunk s-héjakra A fékezési arány konstans volt Az Auger és a fotoelektronok kinetikus energiája megegyezett A monokromátor kimenő résszélessége állanó volt

24 Mérési mószer és kiértékelés: 1. Auger-csúcs > fotoelektron spektrum > Auger-csúcs. Lineáris háttérlevonás. 3. A fotoelektron vonalak intenzitásának normálása az Augercsúcsok területére minen szögcsatornában külön-külön. 4. N N L i i, 0 i N N R j j, j A LR N L N L N R N R

25 Eremények Bal-jobb aszimmetria paraméterek az Ar p héjára: Nyalábcsatorna: I411 (MAX-II) és ESA-L: h =461. ev Ar L M,3 M,3 3 P 0,1, és az Ar p fotoelektronok azonos spektrumban. => A LR 1/ =0.015±0.01 A LR 3/ =0.0094±0.009 A LR p =0.0087±0.004 Ricz et al, NJP 9 (007)74.

26 Oului csoport =45, A LR = Max-lab, Lun Svéország Ismétlés két Scienta spektrométerrel: =0, A LR p =0.010±0.003 Hinasmaki et al,phys. Scr. 87 (013)

27 (σ L - σ R )/(σ L + σ R ) Aszimmetria paraméterek s- és p-héjakra az atomi tömeg függvényében Ar, Kr és Xe esetén az s- és p-héj fotoelektronokat azonos spektrumban mértük. Az aszimmetria paraméterek előjele nem azonos a két héjra az argon kivételével. Asymmetry H s-shells He Kr Ne Ar Asymmetry Atomic mass (a.u.) Ricz et al, NJP 9 (007)74. Xe p -shells Ar 3p Ar p 1/ Ar p 3/ Xe 5 p 1/ Xe 5 p 3/ Ne p Kr 4p Atomic mass (a.u.)

28 Aszimmetria paraméterek s-héjakra az atomi tömeg függvényében

29 Az elméleti és kísérleti bal-jobb aszimmetria paraméterek összehasonlítása s-héjakra. L R ALR L R A A PNC EM A PNC a paritássértő, A EM az elektromágneses kölcsönhatást leíró mátrixelem. Ricz et al, NJP 9 (007)74.

30 Előre és hátra irányú aszimmetria Előre és hátra irányú aszimmetria paraméterek s paraméterek s-héjakra héjakra F R F L F R F L F A LR 0 0 F L 0 F R 0 B L B R B R B L B R B L B A LR

31 Aszimmetria paraméterek a rezonáns gerjesztések fotonenergia tartományában Ar 3p(p ns/m) Normalizálás: Ar Auger-csúcs

32 Aszimmetria paraméterek a rezonáns gerjesztések fotonenergia tartományában Kr 4p(3 np) Normalizálás: Ne s fotocsúcs

33 Frankfurti csoport hν=306 ev ALS, Berkely USA Trinter et al.,mol. Phys. 110 (01)1863.

34 Az aszimmetrikus fotoelektron emisszió jellemzői: - Az aszimmetria előjele függhet az atomi héj szimmetriájától (s, p,, ). nagysága függ az atomi tömegtől (renszámtól) s-héjakra. nagyobb nyalábirányban. érzékeny a csatorna kölcsönhatásokra. függ a fotoelektron energiájától. - A relativisztikus effektusok nem elhanyagolhatók. - Balra, jobbra cirkulárisan poláros fényre is aszimmetria. - Auger elektron aszimmetria!!! Magyarázat:?

35 A megfigyelt nullától különböző bal-jobb aszimmetria azt sugallja, hogy a tértükrözési szimmetria sérül elektromágneses kölcsönhatásban.

36 Együttmüköők ATOMKI (Debrecen, Magyarország): Ferenc Gáll Ákos Kövér Tícia Ricsóka Dezső Varga Justus-Liebig University (Giessen, Germany): Alexaner Borovik, Jr. Kristof Holste Alfre Müller Stefan Schippers University of Oulu (Oulu, Finlan): Helena Aksela Seppo Aksela Marko Huttula Samuli Urpelainen

Hasonló dokumentumok

Új jelenségek az atomi fotoelektronok Szögeloszlásában

Ricz Sándor Új jelenségek az atomi fotoelektronok szögeloszlásában Új jelenségek az atomi fotoelektronok Szögeloszlásában Ricz Sándor tudományos fõmunkatárs, Magyar Tudományos Akadémia Atommagkutató Intézete