Quantum dynamics and isotope effects of hydrogen in physico-chemical systems studied with neutron Compton scattering
Abstract
In dieser Arbeit wurde auf experimentellem Wege das Gesamtstreuvermögen von Wasserstoffkernen in verschiedenen chemischen Umgebungen mit der inelastischen Neutronen-Compton-Streuung (NCS) untersucht. Die Experimente wurden am VESUVIO Spektrometer an der Neutronenspallationsquelle ISIS am Rutherford Appleton Laboratory in Großbritannien durchgeführt. Die der vorliegenden Arbeit zugrunde liegende These lautet, dass quantenverschränkte (qv) Teilchen das elektromagnetische oder Materiefeld nicht so streuen wie wenn sie sich als individuelle Teilchen verhalten würden, falls das Zeitfenster der experimentellen Methode kurz genug ist. Das Wasserstoffatom gilt wegen seiner relativ großen thermischen de Broglie-Wellenlänge als besonders geeignet, solche qv Zustände aufzuweisen. Die untersuchten chemischen Verbindungen enthielten Wasserstoff in unterschiedlichen Bindungsverhältnissen, wie z.B. Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser, C-H-Bindungen in organischen Molekülen und Metall-Wasserstoff-Verbindungen, in denen der Wasserstoff interstitiell oder ionisch gebunden vorkommt. Die unterschiedlichen Bindungsverhältnisse implizieren, dass der Wasserstoff unterschiedlichen Dekohärenzmechanismen unterliegt, die die Quantenverschränkung zerstören. Der Eingangsthese entsprechend hat sich in der Tat gezeigt, dass der Wasserstoffkern in diesen Systemen eine starke anomale Abnahme seines Neutronen-Streuvermögens s(H) aufweist und dass die verschiedenen chemischen Umgebungen zu unterschiedlichen…
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