Paul-Falle

Wie fängt man elektrisch geladene Teilchen ein?

Das ist nicht ganz einfach, insbesondere wenn man die Teilchen zur Ruhe bringen will!
Deshalb gab es 1989 auch den Nobel Prize in Physics dafür.

Mit statischen Feldern ist das nicht möglich. In einem Quadrupolfeld mit dem Potential eines Sattels würde das Teilchen die "Standard-Paul-Falle" schon bei geringsten Abweichungen vom Grat schnell verlassen:

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Man muss deshalb den Sattel laufend geeignet verformen, z.B. so:

Mit einer "schwingenden Membran" kann man das Teilchen unter Kontrolle halten.

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In obiger Darstellung wurde das Teilchen künstlich auf die schwingende Membran (das zeitlich veränderliche Potential) gesetzt.

Die reale Bahn des Teilchens verläuft dabei in der r-z-Ebene (Zylinderkoordinaten), wenn das Teilchen ohne azimutale Geschwindigkeit startet.

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Alternative Darstellung der Bahn mit Feldstärkevektoren (rotationssymmetrisch um die z-Achse zu denken).
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Bleibt das Teilchen auch für längere Zeit in der Falle (Zeitraffer )?
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Sieht fast so aus!
© M. Komma 12/2010

Methode: Lösung der Mathieuschen Differentialgleichungen mit Maple.
Siehe auch: Paul-Falle, Standard
Mechanisches Analogon | Mechanisches Analogon, Details

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