Der g-Faktor von borähnlichen Zinn-Ionen wird mit einer Messunsicherheit von nur 0,5 Teilen pro Milliarde bestimmt. Die zweite hochpräzise Messung für ein borähnliches System im Grundzustand überhaupt setzt einen neuen Bezugswert für die Quantenelektrodynamik sowie für die Mehrelektronen-Wechselwirkung in schweren Systemen. Kombiniert man die neuen Ergebnisse mit der jüngsten Messung des Elektronen-g-Faktors von wasserstoffähnlichem Zinn, so ergibt sich die Möglichkeit einer unabhängigen Bestimmung der Feinstrukturkonstante α.

Weitere Informationen finden Sie im Physical Review Letters Artikel und in unserer Pressemitteilung.

Wenn sich weltweit führende Teams zusammentun, sind neue Erkenntnisse vorprogrammiert. Das war der Fall, als Quantenphysiker:innen des Max-Planck-Instituts für Kernphysik (MPIK) und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig mit zwei unterschiedlichen Messmethoden Atom- und Kernphysik mit bahnbrechender Genauigkeit miteinander kombinierten. Zusammen mit neuen Berechnungen der Struktur von Atomkernen konnten theoretische Physiker:innen der Technischen Universität Darmstadt und der Leibniz Universität Hannover zeigen, dass man über Messungen an der Elektronenhülle eines Atoms etwas über die Verformung des Atomkerns erfährt. Gleichzeitig setzten die Präzisionsmessungen neue Grenzen für die Stärke einer möglichen dunklen Kraft zwischen Neutronen und Elektronen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

Weitere Informationen finden Sie im Physical Review Letters Artikel und in unserer Pressemitteilung.
Lesen Sie auch die Pressemeldung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB).

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Einer internationalen Zusammenarbeit von Wissenschaftler*innen ist es am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt, gelungen, den Beta-Zerfall von vollständig ionisierten Thallium-Ionen (²⁰⁵Tl⁸¹⁺) im gebundenen Zustand zu messen. Das Experiment, das am Experimentierspeicherring (ESR) von GSI/FAIR durchgeführt und in Zusammenarbeit mit TRIUMF, Vancouver, analysiert wurde, ergab, dass die Halbwertszeit von ²⁰⁵Tl⁸¹⁺ 291 Tage beträgt. Sie ist damit doppelt so lang ist wie theoretisch erwartet. Die Messung hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Produktion von radioaktivem Blei (²⁰⁵Pb) in Sternen auf dem asymptotischen Riesenast (sogenannte AGB-Sterne) und kann dazu beitragen, die Entstehungszeit der Sonne im frühen Sonnensystem zu bestimmen. Entsprechende Simulationen wurden vom Kollaborationspartner Konkoly-Observatorium in Budapest durchgeführt. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Weitere Informationen finden Sie im Nature Artikel und in unserer Pressemitteilung.
Lesen Sie auch die Pressemeldung der GSI Darmstadt.

Fast 30 Jahre nach der ersten Beobachtung erklärt sich durch einen neuen Mechanismus der Ursprung eines mysteriösen Millisekunden-Zerfallssignals in hochangeregtem C₂⁻.

Um ein Anion zu neutralisieren, muss es sein überschüssiges Elektron loswerden. Dies geschieht durch Kopplung an innere Zustände seines neutralen Gegenstücks. Allgemein wird angenommen, dass dieser Prozess bei einem Molekül (weitgehend) unabhängig von seiner Rotationsanregung abläuft. Die nun veröffentlichte Studie zeigt jedoch, dass bei C₂⁻ eine starke Rotation die Positionen der elektronischen Zustände sowohl innerhalb des negativ geladenen Systems als auch in Bezug auf sein neutrales Äquivalent C₂ "umordnen" kann. Infolgedessen ändern sich die Zeitskalen, in denen die verschiedenen Zerfallsprozesse ablaufen, um viele Größenordnungen.

Weitere Informationen finden Sie im Physical Review Letters Artikel, im Physical Review A Artikel und in unserer Pressemitteilung.
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Welche Masse hat ein ruhendes Neutrino? Das ist eine der großen, noch offenen Fragen der Physik. Denn Neutrinos haben eine zentrale Funktion in der Natur. Ein Team von Klaus Blaum, Direktor am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, hat nun im Rahmen der internationalen ECHo-Kollaboration einen wichtigen Beitrag zum „Wiegen“ von Neutrinos geleistet. Mit einer sogenannten Penning-Falle hat es dazu die Änderung der Masse eines Holmium-163-Isotops extrem genau gemessen, wenn dessen Kern ein Elektron einfängt und zu Dysprosium-163 wird. Daraus konnte es den sogenannten Q-Wert 50-mal genauer als bisher bestimmen. Mit Hilfe eines genaueren Q-Werts lassen sich mögliche systematische Fehler in der Bestimmung der Neutrinomasse aufdecken.

Weitere Informationen finden Sie im Nature Physics Artikel und in unserer Pressemitteilung.

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Zum Science-Fiction-Genre gehört der berühmte Schutzschild, den Kampfraumschiffe hochfahren können. Bei Atomen ist es ähnlich: Die Elektronenhülle als elektromagnetischer Schutzschild versperrt normalerweise den direkten Zugang zu dessen Kern. Das erschwert auch die Untersuchung von dessen genauer Struktur, die zum Beispiel manche Kerne zu winzigen Magneten macht. Einem Team um Klaus Blaum, Direktor am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, gelang es nun, die Wirkung dieser elektronischen Abschirmung von Beryllium-Atomen und präzise zu vermessen. Dabei konnte es auch das magnetische Kernmoment des Isotops Beryllium-9 wesentlich genauer bislang vermessen. Es ist damit die zweitgenaueste Messung eines solchen magnetischen Kernmoments der Welt, nach dem allereinfachsten Atomkern im Wasserstoff, dem Proton. Solche Präzisionsmessungen sind nicht nur bedeutend für die fundamentale Physik. Sie helfen auch, eine wichtige Methode der Chemie zu verbessern, die Kernspinresonanz-Spektroskopie.

Weitere Informationen finden Sie im Nature Artikel und in unserer Pressemitteilung (idw).