15. März 2024
In einer deutsch-niederländischen Kooperation zwischen der Vrije Universiteit Amsterdam (VUA) und dem KIT wurde eine hochempfindliche Intrakavitäten-Absorptionstechnik im nahen Infrarot zur Messung der Übergangsfrequenzen zwischen den ro-Schwingungsenergieniveaus des radioaktiven Tritiumhydrids (HT) eingesetzt.
Eine vollständig tritiumkompatible Kavität wurde in der KIT-Hauptwerkstatt hergestellt und ein Tritium-Dosiersystem auf der Basis eines temperaturgesteuerten Getters wurde im Tritiumlabor Karlsruhe (TLK) gebaut und charakterisiert. Schließlich wurde die Anlage in die Laserspektroskopie-Infrastruktur am LaserLAB Amsterdam integriert. Dort wurden die Doktoranden Frank Cozijn und Meissa Diouf von der VUA von dem KSETA-Stipendiaten Valentin Hermann vom TLK beim Aufbau des Systems und bei der Durchführung der Messungen unterstützt. Trotz der experimentellen Herausforderungen, die die Verwendung von Tritium mit sich bringt, konnten zum ersten Mal erfolgreich hochwertige Spektren aufgenommen werden.
Die relative Gesamtunsicherheit der beobachteten Linien wurde mit etwa 1e-10 bestimmt. Dies entspricht einer Genauigkeit, die um drei Größenordnungen besser ist als frühere Messungen an tritiierten Wasserstoffmolekülen und die auch die Präzision der entsprechenden theoretischen Vorhersagen übertrifft. Damit eröffnet sich für tritiierte Moleküle ein hervorragender Weg zum Benchmarking der Quantenelektrodynamik in gebundenen Zustandssystemen.
Die entsprechende Arbeit "Precision measurement of vibrational quanta in tritium hydride" von F. M. J. Cozijn, M. L. Diouf, W. Ubachs, V. Hermann und M. Schlösser wurde veröffentlicht in Phys. Rev. Lett. 132, 113002 (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.113002).
Die Gruppen von Wim Ubachs (Vrije Universiteit Amsterdam, Department of Physics and Astronomy) und Magnus Schlösser (KIT, IAP, Tritium Laboratory Karlsruhe) arbeiten seit 2017 erfolgreich auf dem Gebiet der Tritium-Präzisionsspektroskopie zusammen und können insgesamt sechs Publikationen vorweisen.