Showing papers in "Annalen der Physik in 1990"

Some Remarks on Unsharp Quantum Measurements, Quantum Non-Demolition, and All That

Abstract: The theory of unsharp quantum measurements is reviewed as a generalization of the von Neumann-Luders measurement theory and applied to measurements of continuous quantities. A generalized notion of repeatability is proposed which is applicable even to intrinsically unsharp continuous observables. As an illustration a precise formulation of a quantum non-demolition (QND) measurement performed on a harmonic oscillator is given. Einige Bemerkungen uber unscharfe Messungen in der Quantentheorie und „Quantum Non-Demolition” Die Theorie unscharfer quantenmechanischer Messungen wird als Verallgemeinerung der von Neumann-Luders-Theorien vorgestellt und auf die Messung kontinuierlicher Grosen angewandt. Es wird ein abgeschwachter Begriff der Wiederholbarkeit vorgeschlagen, der sich insbesondere im Falle unscharfer kontinuierlicher Grosen bewahrt. Zur Illustration werden die Bedingungen einer “quantum non-demolition”-Messung am harmonischen Oszillator prazisiert und ihre Realisierbarkeit modellhaft nachgewiesen.

A Model of Resonance Scattering on Curved Quantum Wires

Abstract: A model of electron motion in a curved quantum wire of a finite length 2D attached to a pair of macroscopic electrodes is studied. Regarding the problem as a two-dimensional one, we model the electrodes as halfplanes and the quantum wire as a line segment joining them; it supports a potential which is a combination of a constant transversal-mode energy and an attractive curvature-induced term. We show that the bound states which may be present at an infinite quantum wire turn into resonances and that spectral concentration is valid as D ∞. Ein Modell der Resonanzstreuung auf gekrummten, dunnen Drahten Das Modell einer Elektronenbewegung in einem gekrummten, ultradunnen Draht der Lange 2D, der zwei makroskopische Elektroden verbindet, wird untersucht. Das Modell als zweidimensional betrachtend, nehmen wir die Elektroden als Halbebenen und den Draht als verbindendes Liniensegment. Das Potential ist eine Kombination aus konstanter Transversalmoden-energie und einem anziehenden, von der Krummung hervorgerufenen Term. Wir zeigen, das der gebundene Zustand, der im unendlich langen Draht auftreten kann, in Resonanzen ubergeht, und die Spektraldichte fur D ∞ gilt.

Electron Emission from Clean Solid Surfaces by Fast Ions

Abstract: Total backward electron yields from 27 elemental, non-crystalline, clean solids were measured during bombardment by H+-, H-, H-, He+- and Ar+-ions in the energy range from 100 keV to 800 keV. The yields were found to exhibit an oscillatory dependence on the atomic number of the target material correlated with the periods of the periodic system. These Z2-oscillations are relatively insensitive to the type of projectile and the impact energy at the high projectile energies of this experiment. Present theories of electron emission cannot explain the main experimental results. The reasons for this failure are discussed. Ioneninduzierte Elektronenemission von sauberen Metalloberflachen Es wurde der Elektronenkoeffizient von 27 elementaren, nichtkristallinen, sauberen Festkorperoberflachen beim Beschus durch H+-, H-, H-, He+- und Ar+-Ionen im Energiebereich von 100 keV bis 800 keV gemessen. Die Koeffizienten zeigen ein mit den Perioden des Periodensystems oszillatorisches Verhalten in Abhangigkeit von der Ordnungszahl des Targetmaterials. Diese Z2-Oszillationen sind bei den benutzten hohen Projektilenergien nur schwach abhangig von der Art des Projektils und der Einschusenergie. Die experimentellen Ergebnisse konnen von gangigen Theorien nicht wiedergegeben werden. Die Grunde werden diskutiert.

A Clear Atomic Example for the Surface Sensitivity of Penning Ionization: He*(23S) + Yb†

Abstract: Using a crossed-beam apparatus with a double hemispherical electron spectrometer, we have studied the spectrum of electrons released in thermal energy ionizing collisions of metastable He*(23S) atoms with ground state Yb(4f14 6s21S0) atoms, thereby providing the first Penning electron spectrum of an atomic target with 4f-electrons. In contrast to the Hel (58.4 nm) and NeI (73.6/74.4 nm) photoelectron spectra of Yb, which show mainly 4f- and 6s-electron emission in about a 5:1 ratio, the He*(23S) Penning electron spectrum is dominated by 6s-ionization, accompanied by some correlation-induced 6p-emission (8% Yb+(4f14 6p 2P) formation) and very little 4f-ionization (≲2.5%). This astounding result is attributed to the electron exchange mechanism for He*(23S) ionization and reflects the poor overlap of the target 4f-electron wavefunction with the 1s-hole of He*(23S), as discussed on the basis of Dirac-Fock wave functions for the Yb orbitals and through calculations of the partial ionization cross sections involving semiempirical complex potentials. The presented case may be regarded as the clearest atomic example for the surface sensitivity of He*(23S) Penning ionization observed so far. Ein klares atomares Beispiel fur die Oberflachenempfindlichkeit der Penning-Ionisation: He*(23S) +Yb Unter Benutzung einer Kreuzstrahl-Apparatur mit Doppelhalbkugel-Elektronenspektrometer haben wir das Energiespektrum von Elektronen untersucht, die bei thermischen, ionisierenden Stosen von metastabilen He*(23S)-Atomen mit Yb(4f146s2 1S0) Atomen im Grundzustand freigesetzt werden; damit liegt erstmals ein Penning-Elektronenspektrum eines Atoms mit 4f-Elektronen vor. Im Gegensatz zu den HeI (58.4 nm) und NeI (73.6/74.4 nm) Photoelektronenspektren von Yb, die vor allem die Emission von 4f- und 6s-Elektronen im Verhaltnis von etwa 5:1 zeigen, dominiert im He*(23S) Penning-Elektronenspektrum die 6s-Ionisation, die von 8% Yb+(4f146p2P)-Bildung und sehr geringer 4f-Ionisation (≲2.5%) begleitet wird. Dieses erstaunliche Ergebnis erklaren wir mit dem Elektronenaustausch-Mechanismus fur die He*(23S) Penning-Ionisation; es spiegelt den geringen Uberlapp der Yb(4f)-Elektronen mit dem 1s-Loch in He*(23S) wider, wie anhand von Modellrechnungen auf der Basis semiempirischer komplexer Wechselwirkungspotentiale verdeutlicht wird. Das hier untersuchte Stossystem stellt ein besonders klares atomares Beispiel fur die Oberflachenempfindlichkeit der Penning-Ionisation durch He*(23S)-Atome dar.

On the vacuum-interaction of two parallel cosmic strings

Abstract: Cosmic strings are well known solutions of the Einstein equations. In classical physics there is no interaction between such strings. In quantum physics there is an interaction due to vacuum fluctuations like the well known Casimir effect. The interaction energy is calculated in the case of two parallel cosmic strings and shows an attractive force between them. Zur Vakuumwechselwirkung zweier paralleler kosmischer Strings Kosmische Strings sind wohlbekannte Losungen der Einsteinschen Gleichungen. Im Rahmen der klassischen Physik gibt es keine Wechselwirkungen zwischen den Strings. In der Quantenphysik erhalten wir eine Wechselwirkung infolge Vakuumfluktuationen wie im Fall des Casimir-Effekts. Wir berechnen die Wechselwirkungsenergie fur den Fall zweier paralleler kosmischer Strings und zeigen, das eine anziehende Kraft zwischen ihnen besteht.

Mathematical foundations of the dimensional method

Abstract: We summarize and discuss important mathematical foundations concerning the dimensional method. To this end we carefully discuss the assumptions as well as the derived fundamental statements. We define and investigate the uniqueness of the ϵμνστ tensor in n dimensions and, related to this, the uniqueness of γ5. Furthermore, we develop an algorithm which allows the calculation of a set of scalar multi-loop integrals with masses in a systematic way. To demonstrate and test the algorithm we rederive a set of scalar integrals which are important in calculations at the one and two loop level. Mathematische Grundlagen der Dimensionalen Methode Wichtige mathematische Grundlagen der Dimensionalen Methode werden zusammengefast und diskutiert. Wir befassen uns dazu mit den Annahmen wie mit den abgeleiteten, fundamentalen Aussagen. Wir definieren und diskutieren die Eindeutigkeit des Tensors ϵμνστ in n Dimensionen und, im Zusammenhang damit, die Eindeutigkeit von γ5. Weiterhin entwickeln wir einen Algorithmus, der die Berechnung eines Satzes von skalaren Mehrschleifen-Integralen mit Massen auf systematische Weise ermoglicht. Um unseren Algorithmus zu veranschaulichen und zu testen, betrachten wir einen Satz skalarer Integrale, die in Berechnungen auf dem Ein- und Zweischleifen-Niveau von Bedeutung sind.

Time-Dependent Photoconductivity in Semi-Insulating Gallium-Arsenide

Abstract: An alternative interpretation is offered to explain a photoconductivity, rising exponentially with time under constant illumination, which has been detected in semiinsulating GaAs. Spatial inhomogeneities, caused by nonuniform defect density, present potential barriers to current flow. Illumination neutralizes the space charge, thus reduces these barriers, hence increases current at constant bias. Local electric fields consequently vary in time, which may establish polarization effects and lifetime discontinuities via exciton dissociation. Zeitabhangige Photoleitfahigkeit im halbisolierendem Gallium-Arsenid Zur Erklarung der bei konstanter Beleuchtung exponentiell mit der Zeit wachsenden Photoleitfahigkeit, wie sie an GaAs festgestellt wurde, wird eine alternative Interpretation angeboten. Durch ungleichformige Defektdichte hervorgerufene Inhomogenitaten stellen Potentialbarrieren fur den Stromflus dar. Beleuchtung neutralisiert die Raumladung, reduziert so diese Barrieren und erhoht den Stromflus bei konstanter Vorspannung. Lokale elektrische Felder andern sich folglich mit der Zeit, was zu Polarisationseffekten und Lebensdauerdiskontinuitaten durch Excitonendissoziation fuhren kann.

Infinite-dimensional Symmetries

Abstract: We report on infinite-dimensional symmetries connected with our approach to quantization on manifolds. Our method allows to quantize the class of classical systems admitting localization on configuration spaces which are finite-dimensional differentiable manifolds. We observe that the quantum kinematical observables on the configuration manifold M realize a representation of an infinite-dimensional Lie algebra ℒ = C∞(M, ℝ) ∉ (M), where (M) is the Lie algebra of smooth vector fields on M. In particular, we construct representations of ℒ in the Hilbert spaces of sections of ℂk-bundles over M and call them k-quantum Borel kinematics. For the special class of “type 0” k-quantum Borel kinematics, which we completely classify, the criteria of irreducibility and unitary equivalence are stated. As an illustration, we consider quantizations on a circle M = S1, and present the associated representations of the infinite-dimensional Virasoro algebra (without the central term).

Diffusion by Turbulence

Abstract: The turbulent diffusivity K of the atmosphere has first been studied by Richardson 1926 who empirically found that K depends on the scale l, K = Alα, with α = 4/3 and A = 0.6 cm2/3 s−1. This empirical scaling law is derived here from a unified theory (based on the Navier-Stokes equation) together with an explicit result for the prefactor, A = 2.4 ϵ1/3. The mean atmospheric dissipation rate compatible with this is ϵ = 0.016 cm2 s−3. For windtunnels with typical dissipation rates ϵ ≅ 1 m2 s−3 the turbulent diffusion coefficient should be K/cm2 s−1 = 52 (l/cm)4/3. Diffusion durch Turbulenz Die Diffusionskonstante K in turbulenter Atmosphare wurde systematisch erstmals von Richardson 1926 untersucht. Er fand empirisch, das K von der Skala l abhangig ist, K = Alα, mit α = 4/3 und A = 0,6 cm2/3s−1. Dieses empirische Skalengesetz wird in dieser Arbeit aus einer umfassenden, auf der Navier-Stokes-Gleichung basierenden Theorie hergeleitet und zugleich ein expliziter Ausdruck fur A berechnet, A = 2,4 ϵ1/3. Die damit vertragliche mittlere atmospharische Energiedissipationsrate ist ϵ = 0,016 cm2 s−3. Bei Windkanalen mit typischen Dissipationsraten ϵ ≅ 1 m2 s−3 sollte der Diffusionskoeffizient infolge Turbulenz etwa K/cm2 s−1 = 52 (l/cm)4/3 sein.

On the Hafele-Keating Experiment

Abstract: The experiment with four atomic clocks flying aboard of an airplane around the world has shown excellent agreement with theoretical prediction only for the westward trip, and extremely significant but less exact agreement for the eastward trip The result is virtually asymmetric During the eastward trip the velocity of the airplane relative to the Earth’s surface and the tangential velocity of the spinning Earth were pointing in the same direction During the westward trip, however, both these velocities were pointing in two opposite directions Therefore viewed from the Earth’s “resting” axis, the Earth’s surface was moving faster and the flying westwards airplane can be considered at rest, because it dropped behind the Earth’s surface The Nature has confirmed this, for in that case the clocks on the Earth have shown time dilation Nonetheless, there is a strange discrepancy between the predicted and measured value of dilation of time for the eastward trip only, although still within boundaries of error The very curious discrepancy has not been credibly explained as yet The question arises, however, why the westward trip was so accurate, since authors did not mention any special precautions there The only logical cause could be the resultant acceleration that is different for each trip I have re-calculated the predictions using the formula (3) Assuming that the airplane has flown over the equator I have obtained the following figures according to the formula (2) of Lorentz (L) and the extended (X) formula (3) for the eastward (I#) and westward ( W) trips, respectively Lz = 0999,999,9199, Xz = 0999,999,9875, (4) Lw = 0999,999,9921, X, = 0999,999,9998 (5)

Ein Beitrag zur frühen Diskussion um den Äther und die Einsteinsche Relativitätstheorie

Abstract: „Wozu nun Geschichte der Physik… Wir hoffen also, die Physik selbst besser zu verstehen, wenn wir ihre Entwicklung kennen. Wir erhoffen auch ein scharferes Augenmas fur ihre gegenwartig ungelosten Probleme zu erlangen.” (Friedrich Hund 1978) Die Atherfrage bildete mit dem Aufkommen der Einsteinschen Resultate ein zentrales Problem fur die Physiker (u. a. Lorentz, Drude, Minkowski, Wiechert u.a.). Am Beispiel einer bislang unveroffentlichten Arbeit von Wiechert wird dieses Problem, das zugleich auch fur die Rezeption der Einsteinschen Studien wichtig ist, behandelt. Es zeigt sich, das die „Ablosung” der Athervorstellung einen geraumen Zeitraum beanspruchte und wesentlich mehr darstellte, als nur den Bruch mit den „klassischen Vorstellungen”. A Contribution on the Earliest Discussion of the Aether and the Reception of Einstein's Theory of Relativity This paper deals with the discussion on the etherproblem and Einstein's new theories between 1905 - 1925. Extracts from unpublished letters and papers of Wiechert and Lorentz concerning the ether problem, the relativity theory of Einstein and related aspects are presented here so as to give an idea of the discussion to this subject during the years 1905 - 1925.

Transformation of an atomic alignment into an orientation in a discharge

Abstract: It is shown that an atomic state aligned by optical pumping with linearly polarized laser light, is partly transformed into an oriented state by the action of an electric field (Stark effect) or by collisional interaction with electrons. The outcome of the experiment suggests that the influence of the electrons prevails. Umwandlung eines atomaren ‚Alignments’ in ‚Orientierung’ in einer Gasentladung Es wird gezeigt, das ein atomarer Zustand, der durch optisches Pumpen mit linear polarisiertem Laserlicht ‚aligned’ wurde, teilweise orientiert wird durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes (Starkeffekt) oder von Stosen mit Elektronen. Das experimentelle Resultat weist darauf hin, das der Einflus der Elektronen uberwiegt.

Construction of local and non-local conservation laws for non-linear field equations

Abstract: A method of constructing conserved currents for non-linear field equations is presented. More explicitly, for non-linear equations, which can be derived from compatibility conditions of some linear system with a parameter, a procedure of obtaining explicit expressions for local and non-local currents is developed. Some examples including the supersymmetric Yang-Mills theory are considered. Konstruktion von lokalen und nichtlokalen Erhaltungssatzen bei nichtlinearen Feldgleichungen Es wird eine Methode zur Konstruktion von Erhaltungsgrosen fur nichtlineare Feldtheorien dargestellt. Daruber hinaus wird ein Verfahren angegeben, wie explizite Ausdrucke fur lokale und nichtlokale Strome erhalten werden konnen, wenn sich die nichtlinearen Gleichungen aus Vertraglichkeitsbedingungen fur eine gewisse lineare Gleichung mit einem Parameter ableiten lassen. Beispiele - u.a. die supersymmetrische Yang-Mills-Theorie - werden betrachtet.

The Mie Scattering at an Inhomogeneous and Arbitrary Shaped Inclusion

Abstract: We consider the scattering of an electromagnetic wave at an inhomogeneous and arbitrary shaped inclusion describing the inclusion as a non-spherical perturbation. Thus, inhomogenety and arbitrarity in the shape are treated on the same footing. The fields are developed into vector spherical harmonics. The radial parts must be calculated from a coupled set of equations using the methods known from the scattering of a scalar field at a non-spherical potential. Using an operator notation the lengthly expressions can be avoided, which contain the Clebsch-Gordan coefficients. Mie-Streuung an inhomogenen Einschlussen beliebiger Form Die Streuung einer elektromagnetischen Welle an einem inhomogenen und beliebig geformten Einschlus wird behandelt, indem der Einschlus als eine nicht-kugelsymmetrische Storung aufgefast wird. Damit werden Inhomogenitaten und Abweichungen von der Kugelsymmetrie mit einer einheitlichen Methode erfast. Das Feld wird nach Vektorkugelflachenfunktionen entwickelt. Aus den Maxwellschen Gleichungen ergibt sich ein gekoppeltes Gleichungssystem fur die Radialteile dieser Terme. Diese konnen mit den Methoden gelost werden, die von der Streuung eines skalaren Feldes an einem nichtkugelsymmetrischen Potential bekannt sind. Durch eine Operatorschreibweise kann die Entwicklung nach Kugelflachenfunktionen in kompakter Weise dargestellt werden.

On the accessibility of states for systems with dissipative dynamics

Abstract: We investigate certain dissipative dynamical systems from the aspect of the accessibility of states. Here the set of the n-dimensional probability vectors serves as state space, while it is assumed that the dynamics can be modelled by generalized doubly stochastic matrices. We clarify what on these assumptions the set of states looks like starting from which a given state is accessible. Uber die Erreichbarkeit von Zustanden fur Systeme mit dissipativer Dynamik Wir untersuchen bestimmte dissipative Systeme unter dem Gesichtspunkt der Erreichbarkeit von Zustanden. Als Zustandsraum dient die Menge aller n-dimensionalen Wahrscheinlichkeitsvektoren. Die Systemdynamik soll durch verallgemeinerte bistochastische Matrizen beschreibbar sein. Es wird geklart, wie unter diesen Voraussetzungen die Menge aller derjenigen Zustande aussieht, von denen aus ein vorgegebener Zustand erreichbar ist.

The Evolution of Quantum Field Theory

Abstract: A review of concepts and principles defining the structure of the theory of fundamental interactions in the microcosm: physical content of the notion of Quantum Field; the influence of principles of renormalisability, quantum dynamics and supersymmetry on the structure of QFT; present status and problematics of the particle-interaction theory. Die Entwicklung der Quantenfeldtheorie Die Ubersicht uber die Ideen und Prinzipien, die die Struktur der Theorie der fundamentalen Wechselwirkungen im Mikrokosmos bilden, behandelt: den physikalischen Inhalt des Begriffes Quantenfeld, den Einflus der Prinzipien der Renormalisierbarkeit, der Quantendynamik und der Supersymmetrie auf die Struktur der Quantenfeldtheorie, den gegenwartigen Stand und Probleme der Theorie der Wechselwirkungen der Elementarteilchen.

Homogeneous isotropic cosmology on the basis of a new 5-dimensional projective unified field theory

Abstract: The previously elaborated Projective Unified Field Theory (PUFT) of the author is applied to a homogeneous isotropic cosmological model generalising the Friedman model. The following special cases are treated: dust model and electromagnetic radiation model. Homogene isotrope Kosmologie auf der Basis einer neuen 5-dimensionalen Projektiven Einheitlichen Feldtheorie Die vor einiger Zeit vom Autor ausgearbeitete Projektive Einheitliche Feldtheorie wird in Verallgemeinerung des Friedman-Modells auf ein homogenes isotropes kosmologisches Modell angewandt. Folgende Spezialfalle werden behandelt: Staub-Modell und elektromagnetisches Strahlungsmodell.

The Spectrum of Squeezing in Degenerate Four-Wave Mixing

Abstract: We analyze a simple model for degenerate four wave mixing, introduced by Savage and Walls. In the resonant case, the system exhibits a phase instability when the pump intensity is increased well beyond the threshold for generation of the signal mode. Still in the resonant configuration, we calculate the amplitude and phase squeezing spectra both for the signal and the pump mode. In the signal (pump) mode, the squeezing becomes especially large when the signal (pump) mode is much more damped than the pump (signal) mode. The signal field can exhibit both phase and amplitude squeezing, in distinct domains of the parameter space. On the other hand, the pump field can show squeezing only in the amplitude quadrature component. In general, the model exhibits sizable squeezing over very extended regions of the parameter space. Das Spektrum der Quetschung bei entarteter Vier-Wellen-Mischung Wir analysieren ein einfaches Modell der entarteten Vier-Wellen-Mischung, wie es von Savage und Walls eingefuhrt wurde. Im Resonanzfall erfahrt das System eine Phaseninstabilitat, wird die Pumpintensitat weit uber die Anregungsschwelle der Erzeugung einer Signalmode gesteigert. Wir berechnen, noch fur den Resonanzfall, das Spektrum von Amplituden- und Phasenquetschung fur die Signal- und Pumpmode. Fur die (Signal- bzw.) Pumpmode wird die Quetschung besonders gros, wenn die (Signal- bzw.) Pumpmode hoher als die (Pump- bzw.) Signalmode bekampft wird. Beim Signalfeld konnen sowohl Phasen- als auch Amplitudenquetschung in unterschiedlichen Bereichen des Parameterraumes auftreten. Das Pumpfeld dagegen zeigt nur fur die Komponente des Amplitudenquadrates Quetschung. Im allgemeinen ist dem Modell betrachtliche Quetschung in ausgedehnten Bereichen des Parameterraumes eigen.

Symplectic formalism for the thermodynamics of irreversible processes

Abstract: The fundamentals of a Lagrangian and Hamiltonian formalism for the thermodynamics of irreversible processes are developed. An abstract frame for linear and nonlinear processes is formulated in the Onsager scheme for discontinuous systems. It is always possible to construct a locally defined nondegenerate symplectic structure which is characterized by the entropy production. As an example, thermodynamic systems with kinetic energy possessing evolution equations with time derivatives of second order are treated in the Onsager-Machlup formulation. Modifications of the formalism by complexification of the thermodynamic phase space and introduction of a Kahler manifold are discussed. Symplektischer Formalismus fur die Thermodynamik irreversibler Prozesse Es werden die Grundlagen eines Lagrange- und Hamilton-Formalismus fur die Thermodynamik irreversibler Prozesse entwickelt. Fur lineare und nichtlineare Prozesse in diskontinuierlichen Systemen im Onsager-Schema wird ein abstrakter Rahmen formuliert. Es ist stets moglich, eine lokal definierte nichtentartete symplektische Struktur zu konstruieren, die durch die Entropieproduktion festgelegt wird. Als Beispiel werden thermodynamische Systeme mit kinetischer Energie, d.h. mit Evolutionsgleichungen mit 2. Zeitableitungen, in der Onsager-Machlup-Formulierung untersucht. Modifikationen des Formalismus durch Komplexifikation des thermodynamischen Phasenraumes und Einfuhrung einer Kahlerschen Mannigfaltigkeit werden diskutiert.

First order approximation of the 5-dimensional projective unified field theory

Abstract: The new version of a 5-dimensional Projective Unified Field Theory is presented up to the first order approximation with respect to the gravitational constant and referring to nonrelativistic velocities. Since exact solutions of this theory can only be found for exceptional cases, this approximation procedure provides a practicable approach to physical applications of the theory. Die 5-dimensionale Projektive Einheitliche Feldtheorie in erster Naherung Die neue Version einer 5-dimensionalen Projektiven Einheitlichen Feldtheorie wird in Naherung bis zur ersten Ordnung bezuglich der Gravitationskonstanten und bei Bezugnahme auf nichtrelativistische Geschwindigkeiten dargelegt. Da exakte Losungen der Theorie nur in Ausnahmefallen gefunden werden konnen, sorgt diese Naherungsprozedur fur einen praktikablen Zugang zu physikalischen Anwendungen der Theorie.

Study of electromagnetic properties of nuclei and structural changes at high spins in Yb isotopes

Abstract: High-spin states of nuclei, populated by heavy-ion reactions, are of interest because they reveal changes in the structur of nuclei under stress. In the first part much of our insight into the structure of high-spin states is being provided by electromagnetic strength functions. In the second part, the level scheme of 158Yb has been extended to I = 37 by using the 98Mo (64Ni, 4n) reaction, and the backbending phenomena in Yb isotopes has been discussed. Untersuchungen der elektromagnetischen Eigenschaften an Kernen von Yb-Isotopen und ihren Strukturanderungen bei hohem Spin Durch Schwerionenreaktionen erhaltene Kernzustande mit hohen Spinwerten sind von Interesse, weil sie Anderungen der Kernstruktur unter Beanspruchung aufzeigen. Ein Grosteil unseres Verstandnisses der Struktur dieser Zustande grosen Spins resultiert aus den elektromagnetischen Feldstarkefunktionen. Wir erweitern das Zustandsschema von 158Yb bis zu I = 37 unter Benutzung der Reaktion 98Mo (64Ni, 4n) und diskutieren das Phanomen der Ruckbiegung an Yb-Isotopen.

ESR and Optical Absorption of Ag in a N2 Matrix

Abstract: Ag atoms isolated in N2 matrices were studied by simultaneous observation of optical absorption and electron spin resonance (ESR). In matrices with low Ag/N2 ratios two ESR signals were observed, both of which could be correlated to the well known absorption triplet corresponding to the 5s 2S 5p 2P resonance transition. One of the two ESR signals disappeared irreversably upon annealing up to 20 K. The stable species is attributed to Ag atoms in a nanocrystalline environment whereas the unstable species corresponds to atoms in the non-crystalline regions between the crystallites. In higher doped matrices a new Ag spectrum showed up, both in the optical absorption and in the ESR. It is assigned to Ag atoms with near-by complexes, possibly Ag clusters. ESR und optische Absorption von Ag in N2-Matrizen In N2-Matrizen isolierte Ag-Atome wurden durch gleichzeitige Beobachtung von optischer Absorption und Elektronenspinresonanz (ESR) untersucht. In Matrizen mit niedrigem Ag/N2-Verhaltnis wurden zwei ESR-Signale beobachtet. Beide konnten dem bekannten Triplett in der optischen Absorption zugeordnet werden, das dem 5s 2S 5p 2P Resonanzubergang entspricht. Eines der beiden ESR-Signale verschwand irreversibel beim Ausheilen bei 20 K. Die stabile Spezies wird Ag-Atomen in nanokristalliner Umgebung zugeordnet, wahrend die instabile Spezies Atomen in den nichtkristallinen Bereichen zwischen den Kristalliten entspricht. In hoher dotierten Matrizen zeigte sich sowohl in der optischen Absorption wie in der ESR ein neues Ag-Spektrum. Es wird Ag-Atomen mit benachbarten Komplexen, moglicherweise Ag-Clustern, zugeordnet.

Elementary Constants of Nature

Abstract: Elementary constants of nature play a decisive role in physics, though they are not taken notice in most physical investigations, compared with the much more interesting variables: They are normally regarded as a kind of self-evident ingredients or accessories of physical laws. However, from a more general point of view such a neglect is not justified. In this commenting paper several aspects of the occurrence, the meaning and measurement, of the origin, the character and the properties of elementary constants are discussed, as well as the use of such constants to define “natural” unit systems. The question of variability is mentioned, and finally the deep roots of fundamental constants in nature are emphasized. Elementare Naturkonstanten Elementare Naturkonstanten spielen eine wesentliche Rolle in der Physik, obwohl ihnen bei den meisten physikalischen Untersuchungen - verglichen mit den viel interessanteren Variablen - nur wenig Beachtung geschenkt wird: Gewohnlich werden sie nur als eine Art selbstverstandlicher Bestandteile und als unvermeidliches Zubehor physikalischer Gesetze angesehen. Eine solche Geringschatzung erscheint jedoch - aus einem groseren Blickwinkel heraus betrachtet - als ungerechtfertigt. In dieser Arbeit werden verschiedene Aspekte von elementaren Konstanten kommentierend diskutiert, namlich ihr Vorkommen, ihre Bedeutung und ihre Messung, ihr Ursprung sowie ihr Charakter und einige ihrer Eigenschaften, auserdem die Verwendung dieser Konstanten fur die Definition „naturlicher” Massysteme. Weiterhin wird das Problem ihrer (moglichen) Veranderlichkeit gestreift, und schlieslich wird noch eindringlich auf die tiefliegenden Wurzeln der fundamentalen Naturkonstanten aufmerksam gemacht.

Study of Radiative Deexcitation Processes in the Muonic Helium(4) Ion at 14 and 40 Atmospheres

Abstract: To search for a long living 2S1/2 state in the muonic helium ion at helium gas pressures of 14 and 40 atmospheres, radiative muon transitions were registered in a time resolved mode using sodium iodide crystals. Special care was taken to avoid gas impurities which are known to reduce the 2s lifetime significantly. In addition to the prompt photons of the K-series, a delayed component was detected. The lifetime and yield of this component agree with theoretical values for ions not perturbed by the surrounding medium. However, test measurements carried out with other target gases clearly demonstrate that practically all of the delayed events observed in pure helium are not caused by the radiative decay of a longliving 2s state. Untersuchung von Strahlungsubergangen wahrend der Abregung des myonischen Helium(4)-Ions bei 14 und 40 Atmospharen Auf der Suche nach einem langlebigen 2S1/2-Zustand im myonischen Heliumion bei Gasdrucken von 14 und 40 Atmospharen wurden Natriumjodidkristalle zum zeitaufgelosten Nachweis von Strahlungsubergangen der Myonen eingesetzt. Mit groser Sorgfalt wurden Gasverunreinigungen vermieden, welche die 2s-Lebensdauer deutlich verkurzen konnen. Zusatzlich zu den prompten Photonen der K-Serie wurde eine verzogerte Komponente beobachtet. Sowohl ihre Lebensdauer als auch die Anzahl der Ereignisse entsprechen den theoretischen Vorhersagen fur Ionen, welche nicht mit dem umliegenden Medium wechselwirken. Zusatzliche Kontrollmessungen mit anderen Targetgasen zeigen jedoch, das praktisch alle verzogerten Ereignisse, die in reinem Helium beobachtet wurden, nicht von Strahlungsubergangen eines langlebigen 2s-Zustandes herruhren konnen.

Why are Most Nuclei Prolate

Abstract: After seperating collective and single particle coordinates the Schrodinger equation of a system of A nucleons has a form related to the conventional unified model, but in contrast to that there are no redundant variables. Working with the transformed Schrodinger equation, using the strong coupling approximation and requiring constant nuclear volume one finds that two thirds of the nuclei should be prolate and that their largest deformations should be about 1.5 times larger than those for oblate nuclei. Warum sind die meisten Kerne prolat? Die Schrodingergleichung nimmt nach der Separation von Kollektiv-und Einteilchen-Freiheitsgraden eine Form an, die fast identisch ist mit der des herkommlichen „Unified Model”. Aber im Gegensatz zu letzterem sind keine uberzahligen Koordinaten vorhanden. Ausgehend von der transformierten Schrodingergleichung findet man bei starker Kopplung und konstanter Dichte, das ungefahr zwei Drittel der Kerne prolat sein sollten und das ihre grosten Deformationen ungefahr 1,5mal so gros sein sollten wie fur oblate Kerne.

Electrical and thermal properties of NH4BrxCl1−x single crystal

Abstract: The effect of partial replacement of Cl − ions by Br − ions in the mixed system of ammonium chloride and ammonium bromide during a set of thermal heating cycles is studied. The study includes electrical measurements (d.c. resistivity, dielectric constant and the spontaneous thermal current), differential thermal analysis and dilatometric thermal analysis in the temperature range from −60 to 30 °C. The results show a large change in those measured parameters which are sensitive to the thermal agitation process and to the presence of the bromine ions in the mixed crystal system close to the morphotropic boundary, x = 0.5. At this boundary, the temperature region of the ordered phase is extended by about 28° C and the transformation enthalpy was reduced to 41.3 cal mol −1 . According to the different experimental data of the system NH 4 Br x Cl 1- x , a phase diagram predicted that the order-disorder phase transition point changed widely according to the value of x , and reached −2° C when the mixed crystal system contained 50% Br − ions.

Die Annalen im Wandel ihrer Aufgabe. Zweihundert Jahre

Abstract: Die „Annalen der Physik” erscheinen jetzt seit zweihundert Jahren. In diesem Zeitraum haben sich Trager und Inhalte der Forschung und die Form der Ubermittlung von Wissenschaft gewandelt. Der Beitrag uberblickt das Wirken der Annalen in diesem Wandel. The Annalen Changing Their Task. Twohundred Years Annalen der Physik have been published since twohundred years. The bearers and the contents of research and the way of communication in science have changed for this time span. This contribution surveys the acting of the Annalen in this change.

Quantum measurement and dynamics

Abstract: We discuss the question of dynamics in the scheme of the quantum measurement process. Especially we consider the form of the Hamiltonians describing the interaction between the observed system and the apparatus. The problem of their spectra is treated. Quantenmechanischer Mesprozes und Dynamik Wir diskutieren die Frage der Dynamik im Schema des quantenmechanischen Mesprozesses. Insbesondere betrachten wir die Form der Hamiltonian, die die Wechselwirkung des beobachteten Systems mit der Mesapparatur beschreibt. Das Problem ihres Spektrums wird behandelt.