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Nachrichten - Archiv 2009

18.12.09: Artikel für das Virtual Journal of Applications of Superconductivity ausgewählt
Ein kürzlich in Rev. Sci. Instrum. veröffentlichter Artikel über den Qualitätsfaktor eines supraleitenden HF-Resonators in einem Magnetfeld wurde für die Ausgabe vom 15. Dezember 2009 des Virtual Journal of Applications of Superconductivity external Link ausgewählt. Diese Aufnahme im Virtual Journal ist eine Auszeichnung unserer bedeutenden Grundlagenforschung.
Der Artikel berichtet von der Erforschung des Qualitätsfaktors eines supraleitenden NbTi Resonators bei 1.6 MHz in einem Magnetfeld von bis zu 1.2 T sowie seiner Temperaturabhängigkeit. Es wird ein Optimierungsverfahren für den Qualitätsfaktor vorgestellt und die Bedeutung der Q-Wert-Abnahme aufgrund des supraleitenden Magnetwiderstands im Hinblick auf reale Fallenexperimente diskutiert. Weitere Informationen im Artikel ... >
22.10.09: Kernspins und magnetische Momente von 71,73,75Cu: Inversion der π2p3/2 und π1f5/2 Niveaus in 75Cu
In einem kürzlich erschienenen Physical Review Letters Artikel berichten K. T. Flanagan et al. von der ersten experimentellen Bestätigung der vorhergesagten Inversion zwischen den Kernzuständen π2p3/2 und π1f5/2 in der halbgefüllten Schale νg9/2. Diese Ergebnisse wurden an der ISOLDE-Anlage am CERN, Genf erzielt. Hierzu wurden mittels einer Kombination von In-Source-Laserspektroskopie und hochauflösender kollinearer Laserspektroskopie an den Grundzuständen von 71,73,75Cu die Kernspins und magnetischen Momente gemessen. Es wurden folgende Präzisionswerte erhalten: μ(71Cu) = + 2.2747(8)μN, μ(73Cu) = + 1.7426(8)μN und μ(75Cu) = + 1.0062(13)μN, mit den zugehörigen Kernspins I = 3/2 für 71,73Cu und I = 5/2 für 75Cu. Weitere Informationen im Artikel ... >
25.09.09: MATS & LaSpec Technical Design Report fertiggestellt
Die FAIR Kollaborationen MATS und LASPEC haben Ihren gemeinsamen Technical Design Report (TDR) fertiggestellt und darin belegt, dass die Vorbereitung dieser Experimente sehr weit fortgeschritten ist. Das Dokument ist auf den Seiten der MATS Kollaboration external Link verfügbar.
20.07.09: Übersichtsartikel über hochpräzise Penningfallen-Massenmessungen
Klaus Blaum et al. geben in einem gerade im Journal of Physics B veröffentlichten Übersichtsartikel einen Überblick über hochpräzise Penningfallen-Massenmessungen mit gespeicherten und gekühlten exotischen Ionen. Hochpräzise Massenwerte tragen maßgeblich zu vielen Bereichen der Physik bei. Sie geben Aufschluss über die nuklearen und atomaren Bindungsenergien, ermöglichen den Vergleich mit Kernmodellen sowie Tests fundamentaler Wechselwirkungen wie der Quantenelektrodynamik oder der schwachen Wechselwirkung. In diesem Übersichtsartikel wird kurz auf die destruktive Time-of-Flight Ion-Cyclotron-Resonance Technik (ToFICR) speziell im Hinblick auf Präzisionsexperimente mit instabilen Kernen eingegangen. Ferner werden die Grundmerkmale der internationalen Experimentieranlagen zur Massenbestimmung von Radionukliden beschrieben. Zudem werden ausgewählte wichtige Anwendungsbereiche von hochpräzisen Massenmessungen aufgezeigt sowie künftige Entwicklungen und geplante Anlagen diskutiert. Weitere Informationen im Übersichtsartikel ... >

Link zum kompletten Special issue on modern applications of trapped ions external Link
10.06.09: Rotationskühlung von HD+ Molekülionen durch superelastische Kollision mit Elektronen
Ein soeben veröffentlichter Physical Review Letters Artikel berichtet von den Ergebnissen der Rotationskühlung von HD+ Molekülionen durch superelastische Kollision (SEC) mit Elektronen. Beim Zusammenführen eines HD+ Strahls mit kalten Elektronen in einem Schwerionen-Speicherring konnte starke Rotationskühlung beobachtet werden. Der Elektronenstrahl mit 33 K interner Temperatur reduzierte innerhalb von nur 8 Sekunden die Rotationstemperatur der Ionen von anfangs ca. 1500 K auf 125 K und hielt sie dort, unter gleichzeitiger Einwirkung der Wärmestrahlung bei 300 K Umgebungstemperatur, konstant. Die durch superelastische Kollisionen erzielte Kühlung wird gut durch neuberechnete theoretische Ratenkoeffizienten beschrieben, in denen die SEC Ratenkoeffizienten ΔJ = -2 dominieren. Diese Ratenkoeffizienten haben die Größenordnung (1-2) x 10-6 cm3 s-1 und sind somit so groß wie die Schwingungs-SEC-Raten (Δν = -1), die für H2+ gemessen wurden. Weitere Informationen im Artikel ... >
20.03.09: Erste Entdeckung von 229Rn mittels Penningfallen-Massenspektrometrie
D. Neidherr et al. berichten in einem soeben veröffentlichten Physical Review Letters Artikel von den ersten direkten Massenmessungen an den sieben neutronenreichen Radon-Isotopen 223-229Rn mittels Präzisionsmassenspektrometrie. Die Messungen wurden am Doppel-Penningfallen Massenspektrometer ISOLTRAP am On-Line-Isotopenseparator ISOLDE am CERN, Genf durchgeführt. In diesem Experiment wurde mit 229Rn erstmals mittels Penningfallen-Massenspektrometrie ein neues Nuklid entdeckt. Die neuen hochpräzisen Massendaten stellen eine signifikante Erweiterung der bekannten Massen dar, die für das Verständnis der Bindung der schweren Kerne wichtig sind. Sie haben Einfluss auf die Nukleosynthese im Bereich der Actinoide und liefern neue Randbedingungen für moderne Modelle der Kernstruktur und der Kernmassenoberfläche. Weitere Informationen im Artikel ... >
26.02.09: Erhöhter Einfluss der Kollektivstruktur auf Kernbindungsenergien
Ein aktueller PRL Artikel berichtet von den Ergebnissen neuer Untersuchungen der berechneten kollektiven Beiträge zu Kernbindungs- und Separationsenergien.
Wie bisher in der Kernphysik wohlbekannt, spiegeln Kernmassen und Bindungsenergien die Summe aller Nukleonen-Wechselwirkungen wider, die zur Kernstruktur in ihren vielfältigen Formen führen. Im Mittelpunkt des Artikels steht die wichtige Erkenntnis, dass ein weitaus empfindlicherer Zusammenhang zwischen Kernmassen und Kernstruktur besteht als bisher angenommen. Diese hohe Empfindlichkeit zeigen insbesondere deformierte Kerne nahe der halbgefüllten Neutronenschale (N=104). Der vorliegende Beitrag konzentriert sich auf die mit dem IBA-Modell berechneten Bindungs- und Separationsenergien und illustriert die Ergebnisse am Beispiel des Erbium-Isotops N=100.
Die unerwartet hohe Sensitivität bedeutet, dass die gemessenen Separationsenergien sogar zum Verständnis der Struktur und der inneren Anregung deutlich deformierter Kerne beitragen und neue Modellierungsstratgien solcher Kerne ermöglichen können. Des weiteren haben die neuen Erkenntnisse große Bedeutung für künftige hochpräzise Massenmessungen mit modernen Penningfallen und Speicherringen. Weitere Informationen im Artikel ... >
13.02.09: Kernladungsradien von 7,9,10Be und dem Ein-Neutron-Halo-Kern 11Be
In einem soeben veröffentlichten Physical Review Letters Artikel beschreiben W. Nörtershäuser et al. die Messung der Kernladungsradien von 7,9,10,11Be mittels kollinearer Laserspektroskopie kombiniert mit Laser-Frequenzmessungen mit einem Frequenzkamm. Die Experimente wurden an ISOLDE (Isotope Separator On-line Device)/ CERN in Genf durchgeführt.
Voraussetzung für die Messungen sind sehr genaue Atomstrukturberechnungen, die derzeit nur für Systeme mit bis zu drei Elektronen durchgeführt werden können. Daher wurden Be+-Ionen spektroskopiert. Von größtem Interesse war hierbei die Bestimmung des Kernladungsradius des Ein-Neutron-Halo-Kerns 11Be. Bei Halokernen können sich einzelne Nukleonen in großem Abstand vom Rumpfkern befinden.
Der Kernladungsradius nimmt von 7Be zu 10Be ab und steigt für den Halokern 11Be wieder an. Der Kernladungsradius von 11Be wurde zu 2.463(16) fm bestimmt. Anhand eines einfachen Zwei-Körper-Modells wurde für den Abstand zwischen Haloneutron und dem Massenzentrum in 11Be ein quadratischer Mittelwert von ca. 7 fm ermittelt, in guter Übereinstimmung mit komplizierten Kernstruktur-Berechnungen. Weitere Informationen im Artikel ... >
05.01.09: Massenmessungen jenseits des r-Prozess Haupt-Wartepunkts 80Zn
In einem erst kürzlich in Physical Review Letters erschienenen Artikel berichten S. Baruah et al. über Ergebnisse von Hochpräzisions-Massenmessungen an den neutronenreichen Zink-Isotopen 71m,72–81Zn. Die Massen wurden mit dem Penningfallen-Massenspektrometer ISOLTRAP an ISOLDE, CERN bestimmt.
Für den Vergleich der charakteristischen Aussagen spezieller Modelle mit astronomischen Daten werden zuverlässige Messdaten über die extrem neutronenreichen Nuklide, welche am sog. r-Prozess (rapid neutron-capture process) beteiligt sind, benötigt.
In diesen Experimenten wurde erstmals die Masse von 81Zn bestimmt, wobei eine relative Massenunsicherheit von weniger als 7 · 10-8 erreicht werden konnte. Durch diese Massenmessungen ist 80Zn der erste Haupt-Wartepunkt entlang des astrophysikalischen r-Prozesses, bei dem die Massendifferenzen zu den Nachbar-Nukliden (79Zn und 81Zn) und somit die Neutronen-Separationsenergie und der Q-Wert für den Neutroneneinfang experimentell bestimmt wurden.
Mit den neuen Messdaten lassen sich die erforderlichen astrophysikalischen Bedingungen für das Auftreten des Haupt-Wartepunkts 80Zn mit seiner typischen Häufigkeit in den r-Prozess-Modellen nun präzise angeben. Weitere Informationen ... >
02.01.09: Hochpräzise Messung der Masse und des Ladungsradius von 17–22Ne und Proton-Halo Kandidat 17Ne
Ein aktueller Physical Review Letters Artikel beschreibt die Hochpräzise Messung der Masse und des Ladungsradius von 17–22Ne. Die Messungen wurden an ISOLDE/CERN durchgeführt, wobei der Zwei-Protonen-Halo Kandidat 17Ne von besonderem Interesse war. Für die Massenmessungen wurden die Neonionen mit der Präzisions-Penningfalle an ISOLTRAP unter Verwendung einer Flugzeitmethode (TOF-ICR) untersucht. In diesen Experimenten konnte die Massenunsicherheit von 17Ne um den Faktor 50 verbessert werden. Die Ladungsradien der Neonisotope wurden mittels kollinearer Laserspektroskopie und hochempfindlichem Nachweis durch Ionenzähler untersucht. Die Ladungsradien von 17–19Ne wurden dabei erstmals bestimmt.
Glauber-Theory, Schalenmodell und Drei-Körper-Kalkulationen führen zu keinem Konsens über eine Zwei-Protonen-Halo Formation in 17Ne. Diese lässt sich als ein 15O Kern im Grundzustand mit einer Beimischung von zwei Protonen in d2- oder haloartigen s2-Konfigurationen betrachten. Der Ladungsradius von 17Ne liefert einen Test der Modellvorhersagen, da 17Ne empfindlich von den Halo-Protonen abhängt.
Mit dem FMD-Modell (fermionic molecular dynamics model) lassen sich bemerkenswert gut die großen strukturellen Unterschiede zwischen den Neonisotopen erklären. Es schreibt den großen Ladungsradius von 17Ne einer ausgedehnten Protonen-Konfiguration mit einer s2-Komponente von etwa 40% zu. Der kleinere Ladungsradius von 18Ne wird auf eine wesentlich kleinere s2-Komponente zurückgeführt. Die Ladungsradien von 19–22Ne nehmen aufgrund von Cluster-Beimischungen wieder zu. Weitere Informationen ... >