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Max-Planck-Gesellschaft Max-Planck-Institut für Kernphysik Universität Heidelberg
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Doktorandenstellen

Doktorarbeit: Massenspektrometrie an kurzlebigen Radionukliden an TRIGA-TRAP

Experimenteller Aufbau von TRIGA-SPEC am Forschungsreaktor der Universität Mainz

Wir suchen eine Doktorandin / einen Doktorand mit M.Sc., Diplom oder äquivalentem Abschluss in Physik, die /der an unserem Forschungsprojekt an TRIGA-TRAP teilnehmen möchte. Er oder sie wird dabei an spannenden wissenschaftlichen Projekten arbeiten und während der gesamten Promotionszeit finanziell unterstützt werden.

Das Penningfallenmassenspektrometer TRIGA-TRAP befindet sich am Forschungsreaktor TRIGA Mainz externer Link mit dem Ziel Kernbindungsenergien von kurzlebigen Spaltprodukten von Uran und Californium zu bestimmen. Messungen an diesen im Reaktor erzeugten Nukliden sind aufgrund ihrer geringen Produktionsrate und Halbwertszeit herausfordernd. Hochpräzise Massenmessungen an diesen Nukliden verbessern die Vorhersagekraft von Kernmodellen auf der neutronenreichen Seite der Nuklidkarte weit entfernt vom Tal der Stabilität. Des Weiteren sind sie für das bessere Verständnis des schnellen Neutroneneinfangprozesses (r-Prozess) in der Nukleosynthese und zur Bestimmung der Neutronenabbruchkante von Interesse. Zudem besteht die Möglichkeit, kleine Proben von Transuranelementen, bestehend aus ca. 1015 Atomen, durch Laserablation zu untersuchen und so durch direkte Massenmessungen die Genauigkeit der Kernbindungsenergien dieser Elemente zu verbessern. Die experimentellen atomaren Massendaten für Elemente jenseits von Uran sowie die Informationen über deren Kernstruktur beruhen im Wesentlichen auf einem Netzwerk von Kernübergängen, die in verschiedenen Uranisotopen verankert sind. Dieses Netzwerk wurde durch Zerfallsenergiemessungen etabliert, die häufig durch unzureichende Informationen über die Energieniveaus und Zerfallspfade limitiert waren. Penningfallen-Massenspektrometrie ermöglicht die direkte Messung der Energiedifferenz zwischen den Grundzuständen des Mutter- und Tochterkerns unabhängig von den spezifischen Parametern der Probe. Hierdurch eröffnet sie einen komplementären exakten Zugang zur Bestimmung der Stärke von Kernschalenabschlüssen. Ein solcher Kernschalenabschluss manifestiert sich beispielsweise in einem plötzlichen Abfall der Zwei-Neutronen-Separationsenergie S2n.

Während der Arbeit an TRIGA-TRAP werden folgende Techniken vermittelt:

  • Produktion und Nachweis von (radioaktiven) Ionenstrahlen
  • Ionenoptik, Strahlführung und -diagnose
  • Kühlen und Speichern von Ionen
  • Hochpräzisionsmassenspektrometrie mit Penningfallen
  • Datenanalyse
  • Automatisierung von Messprozessen mit LabView und CS control system

Wissenschaftliche Ziele für eine Promotion sind:

  • Erste Massemessungen von kurzlebigen Radionukliden mit dem nicht-destruktiven FT-ICR Detektionssystem an TRIGA-TRAP

Die wissenschaftlichen Ergebnisse, die am TRIGA-TRAP Experiment erzielt werden, können an der Universität Heidelberg zur Dissertation (in deutscher oder englischer Sprache) eingereicht werden.

Die angebotene Stelle ist auf 3 Jahre befristet. Die Bewerbungsunterlagen sind an Prof. Dr. Klaus Blaum zu senden (Postadresse: Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 10 39 80, 69029 Heidelberg). Bei Interesse oder Fragen können sie auch Kontakt mit Prof. Dr. Klaus Blaum () oder mit Dr. Szilard Nagy () aufnehmen.