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Forschungsbericht 1997/98
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Sonderforschungsbereich 216

Bielefeld/Münster
"Polarisation und Korrelation in atomaren Stoßkomplexen"


I. Strukturdaten

(a) Beteiligte Wissenschaftler

Sprecher: Prof. Dr. W. Raith, Universität Bielefeld
Stellvertretender Sprecher: Prof. Dr. G.F. Hanne, Universität Münster

Teilprojektleiter:

Universität Bielefeld, Fakultät für Physik:
Prof. Dr. G. Baum, Priv.-Doz. Dr. N. Böwering, Prof. Dr. F.H.M. Faisal, Priv.-Doz. Dr. D. Feldmann, Prof. Dr. U. Heinzmann, Prof. Dr. H.J. Loesch, Prof. Dr. H.O. Lutz, Prof. Dr. W. Raith, Dr. Z. Roller-Lutz, Prof. Dr. H. Steidl, Prof. Dr. K.H. Welge

Universität Münster, Institut für Kernphysik:
Prof. Dr. J. Andrä, Dr. J. Schmand

Universität Münster, Institut für Theoretische Physik I:
Prof. Dr. K. Blum

Universität Münster, Physikalisches Institut:
Prof. Dr. G.F. Hanne, Prof. Dr. J. Keßler, Prof. Dr. H. Merz

Wissenschaftliche Mitarbeiter (SFB-Mitarbeiter in Bielefeld):
Dr. A. Becker, Dr. R. Böttner, S. Bradenbrink, M. Brandt, Dr. L. Dimou, A. Eckert, S. Engelhard, T. Falke, S. Freund, J. Gauer, E. Heybrock, O. Höbel, A. Hofmann, Ch. Meier, H. Möller, J. Möller, J. Muth, B. Roth, W. Schierenberg, D. Schumacher, B. Siegmann, M. Spieweck, K. Stark, M. Streun, M. Tondera, Dr. Wang Yong, E. Wrede, Dr. U. Werner


(b) Eingeworbene Drittmittel

1997: 1.550.700,- DM



II. Organisatorische Aspekte und Schwerpunkte der Forschung

Der jetzt vorgelegte Bericht umfaßt die Endphase dieses SFB bis zu seinem Auslaufen am 31.12.1997. Während seiner Existenz hat er die Forschungs- und Lehraktivitäten der Fakultäten für Physik und Chemie entscheidend geprägt und dazu beigetragen, daß der Verbund Bielefeld/Münster deutlich an internationaler Sichtbarkeit gewonnen hat.

Das Thema des SFB 216 war methodisch festgelegt: Polarisation und Korrelation sind physikalische Größen, die Aufschluß geben über Struktur und Dynamik der atomaren Stoßkomplexe. Nach vielen Jahrzehnten atomphysikalischer Forschung ist die Struktur der Atome und ihre Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung (Licht) bestens bekannt. Viel weniger bekannt, aber für Plasma- und Astrophysik und Chemie sehr wichtig, sind die komplexen Systeme, die sich kurzzeitig formieren, wenn ein Atom mit einem anderen Atom, einem Molekül oder einem elektrisch geladenen Teilchen zusammenstößt. Auch die atomaren Zustände, die durch sehr intensive Laserstrahlung erreicht werden können, sind noch wenig erforscht. In diesem SFB wurden die Stoßkomplexe nicht nur durch das Aufeinanderwirken von Stoßpartnern erzeugt und ihr Zerfall beobachtet, sondern durch spezielle Präparation der Stoßpartner (Polarisation) und durch Messung von Beziehungen zwischen den Teilchen, die nach dem Zerfall der Stoßkomplexe auseinanderfliegen (Korrelation), wird sehr detaillierte Information gewonnen, so daß besonders kritische Vergleiche mit theoretischen Berechnungen möglich wurden. Die angewendeten experimentellen und theoretischen Methoden waren sehr aufwendig. Nur wenige Forschungsgruppen hatten die Voraussetzungen für erfolgreiche Arbeit auf diesem Gebiet. Im Rahmen dieses SFB konnte Bielefeld/Münster sich internationale profilieren und für dieses Forschungsgebiet das anerkannte Zentrum werden.

Wie aus dem Titel des SFB schon hervorgeht, war er vor allem auf die Anwendung und Weiterentwicklung von Meßmethoden spezialisiert. Die Themen der Teilprojekte erstreckten sich über ein weites Feld, von den Wechselwirkungen einzelner Atome mit Elektronen und Photonen über die Stöße von Atome und kleinen Molekülen bis zu dem Grenzfall von Stoßkomplexen mit (fast) unendlich vielen Atomen, wie sie die Oberfläche eines Kristalls in Wechselwirkung mit auftreffenden Teilchen darstellt.


III. Kurzdarstellung der Forschungsarbeiten

  1. Projektbereich M: Mono-atomare Stoßkomplexe
    Die Untersuchungsgegenstände dieses Projektbereiches waren Stoßkomplexe, die aus nur einem Atom oder Ion bestehen. Das sind Grenzfälle in der chemischen Bedeutung des Wortes "Stoßkomplex"; für die SFB-Thematik waren es besonders einfache Fälle aus den Bereichen D und P. Der Projektbereich umfaßte fünf Teilprojekte zur spinabhängigen Wechselwirkung in Elektronen-Atom-Stößen (M1: Baum, Raith, Steidl; M2: Faisal; M4: Blum; M6: Hanne, Keßler; M8: Merz) sowie ein Teilprojekt zur Multiphotonen-Ionisation von Atomen (M3: Feldmann, Welge).
  2. Projektbereich D: Di-atomare Stoßkomplexe
    Hier wurden Stoßkomplexe mit zwei Atomkernen untersucht. Der Projektbereich umfaßte Arbeiten zur Untersuchung von Photoionisation an ausgerichteten Molekülen (D6: Heinzmann), zur Spinorientierung von Ionen- und kalten Atomstrahlen (D7: Andrä, Schmand; D8: Roller-Lutz, Lutz) und zur Untersuchung von Ion-Atom- und Atom-Atom-Stößen im Energiebereich einiger KeV bis MeV (D8: Roller-Lutz, Lutz). Gemeinsam war diesen Projekten der Versuch einer möglichst vollständigen Beschreibung der grundlegenden Wechselwirkungen, wobei der Energiebereich thermische Energien bis zu MeV überspannte.
  3. Projektbereich P: Polyatomare Stoßkomplexe
    Arbeiten in diesem Projektbereich bestanden in breit angelegten Forschungen auf dem Gebiet der Wechselwirkungen vielatomiger Teilchen (bis hin zu Oberflächen) mit Atomen, Ionen oder starken Laserfeldern. Der Projektbereich umfaßte die Untersuchungen von Molekülstößen (P5: Loesch), die Untersuchung von Photodissoziationsprozessen (P6: Welge, Lutz) und der Wechselwirkung von Atomen, Ionen, Molekülen und Photonen mit Oberflächen (P7: Heinzmann). Diese Arbeiten stellten eine natürliche Weiterentwicklung der Aktivitäten an "einfacheren" mono- und di-atomaren Systemen auf vielatomige Stoßkomplexe dar.


IV. Wissenschaftliche Veröffentlichungen
Bezüglich der Veröffentlichungen aus den Teilprojekten siehe Einzeldarstellung der Fakultät für Physik.


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