KIP-Veröffentlichungen

Nahezu alle Tieftemperatureigenschaften amorpher Festkörper werden durch Tunnelsysteme bestimmt. Dielektrische Polarisationsechoexperimente haben sich, besonders an deuteriertem Glyzerin, als Methode zur Untersuchung der mikroskopischen Natur sowie der Wechselwirkungsmechanismen von Tunnelsystemen bewährt. Die Echoamplitude zerfällt mit zunehmendem Pulsabstand in Folge der Wechselwirkung der Tunnelsysteme mit thermischen Phononen oder untereinander über virtuelle Phononen. Zusätzlich führt in deuteriertem Glyzerin eine intramolekulare Wechselwirkung unter Beteiligung der Kernquadrupolmomente zu einer charakteristischen Schwebung der Echoamplitude.
Bisherige quantitative Analysen behandelten diese beiden Merkmale separat: die Schwebung mit dem Quadrupolmodell, den Zerfall mit einer Kombination aus spektraler Diffusion und Ein-Phonon-Energierelaxation. In dieser Arbeit wurden Zerfallskurven von Zweipulsechos zwischen 9 und 60mK mit und ohne äußerem Magnetfeld an fünffach deuteriertem Glyzerin gemessen und mit den Vorhersagen einer Fusion dieser Modelle verglichen. Dies zeigt, dass die spektrale Diffusion für die Zerfälle sowohl der Echoamplitude als auch der Schwebung wesentlich verantwortlich ist. Kleine aber systematische Diskrepanzen stellen in Frage, ob die Tunnelsystem-Phonon-Kopplung in der bisherigen Form quantitativ richtig und die alleinige Ursache für den Zerfall ist.

The low temperature properties of amorphous solids are to a large extent governed by tunneling systems. Dielectric polarization echo measurements, in particular on deuterated glycerol, are a well established tool for the investigation of the microscopic nature and the interaction mechanisms of tunneling systems. The echo amplitude decays with increasing pulse separation time due to interaction of tunneling systems both with each other via virtual phonons and with thermal phonons. Additionally, in deuterated glycerol an intramolecular interaction involving nuclear quadrupole moments gives rise to a distinctive beating behavior of the echo amplitude. Up until now, quantitative studies treated these two features separately: the beating with the quadrupole model, the decay with a conjunction of spectral diffusion and single phonon energy relaxation. In this thesis, decay curves of two pulse echos were measured on fivefold deuterated glycerol for temperatures between 9 and 60mK with and without an external magnetic field and compared to predictions arising from a fusion of these models. This indicates that spectral diffusion significantly affects the decay of both echo amplitude and beating. Small yet systematic discrepancies put into question whether the common form of phonontunneling system coupling is quantitatively correct and the sole origin of the decay.