Resonante PEPICO-Spektroskopie an Hg als Basis für ein Bell-Experiment

Seit Einstein, Podolsky und Rosen 1935 mit dem später nach ihnen benannten EPR-Paradoxon die Frage nach der Struktur von Lokalität und Kausalität in der Quantenmechanik aufgeworfen haben, wurde diese in der Physik heftig diskutiert. Dank der Arbeiten von Bell ist es heute - abseits von naturphilosophischen Diskussionen - möglich, sich dieser Fragestellung auf experimentellem Wege zu nähern. Alle bis dato unternommenen Versuche krankten jedoch an den Imperfektionen der praktischen Durchführung, die als Schlupflöcher ihren festen Platz in der Debatte gefunden haben. Ein neuartiges Bell-Experiment auf der Basis von spin-verschränkten 199Hg-Atompaaren hat das Potenzial diese zu schließen und eine endgültige Antwort auf EPR zu geben. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Modellierung, Konstruktion und Charakterisierung eines empfindlichen Detektorsystems für Quecksilber und stellt damit einen wichtigen Baustein für eben dieses Bell-Experiment dar. Das System basiert auf einem resonanten, zwei-stufigen Ionisationsprozess in einen autoionisierenden Zustand. Als Quelle für die beiden benötigten Wellenlängen dient ein gepulster, regenerativer Ti:Saphir-Verstärker, der simultan 5.5 ns lange, gaußförmige Pulse mit Energien bis 2.4 mJ bei 761 nm und 3.8 mJ bei 789 nm erzeugt. Durch effiziente Single-Pass-Frequenzkonversion wurden so Energien von 580 µJ beziehungsweise 180 µJ bei den beiden Zielwellenlängen 253.7 nm und 197.2 nm erreicht. Diese wurden in einer UHV-Testkammer zur Ionisation von Quecksilberatomen in der Gasphase verwendet. Als eigentlicher Detektor kommt ein System aus elektrostatischen Optiken in Kombination mit Kanal-Elektronen-Vervielfachern zum Einsatz. Durch Anpassung der Detektorgeometrie und der kinetischen Energie der Teilchen beim Auftreffen auf die Detektoren konnte eine kombinierte Effizienz von 0.897 erreicht werden, was die Voraussetzungen für ein erfolgreiches Gelingen des Bell-Experimentes erfüllt