Erste isochrone Massenmessung kurzlebiger Nuklide am ...

Zusammenfassung
Die Massen der Kerne geben direkt Aufschluss über deren Bindungsenergie. Präzise
experimentelle Werte für die Kernmassen sind daher von großer Bedeutung
für das Verständnis der Struktur der Materie und als Grundlage für Modellrechnungen.
Viele der Kerne mit noch unbekannter Masse verfügen über eine sehr
kurze Lebensdauer und sehr kleine Produktionsquerschnitte. Im Rahmen dieser
Arbeit wurden erstmals die bisher unbekannten Massen der Nuklide 41 Ti,
44 V, 45 Cr und 48 Mn gemessen. Ein 84 Kr Schwerionenstrahl wurde mit Hilfe der
Beschleunigeranlage der GSI in Darmstadt erzeugt. Die durch Projektilfragmentation
erzeugten exotischen Nuklide wurden am Fragmentseparator (FRS) mit
der Bρ-∆E-Bρ-Methode separiert und die erzeugten heißen Fragmente in den
ESR injiziert. Die präzise Massenbestimmung dieser kurzlebigen Kerne wurde
mittels isochroner Massenmessung am Experimentierspeicherring (ESR) der GSI
durchgeführt. Das erreichte Massenauflösungsvermögen betrug m/∆m = 110000.
Das Verfahren wurde auf diese Weise erstmals angewendet, um eine Massenmessung
durchzuführen. Durch die Bestimmung der Kernmasse von 45 Cr mit einer
Halbwertszeit von lediglich 50 ms konnte gezeigt werden, dass die Methode für
Massenmessungen exotischer Kerne mit kurzer Lebensdauer geeignet ist. Trotz
der vergleichbar geringen Produktionsrate der untersuchten exotischen Kerne war
die Methode empfindlich genug, die gezeigten Resultate zu liefern. Zur Bestimmung
der Umlaufzeit wurde erstmals der eigens am II. Physikalischen Institut der
Justus-Liebig-Universität Gießen entwickelte Einzelteilchendetektor eingesetzt.
Die erforderliche Datenaufnahme wurde mittels eines digitalen Samplingoszilloskops
realisiert. Unterschiedliche Methoden und Werkzeuge für die Datenauswertung
wurden entwickelt, erprobt und erfolgreich eingesetzt. Die Kalibrierung
der Massenmessung erfolgt über gleichzeitig mit den zu untersuchenden Kernen
gespeicherte Nuklide bekannter Masse.