Präzisionsmassenspektrometrie mit einzelnen, kurzlebigen Ionen zur Untersuchung kernphysikalischer Schlüsselfragen
Dr. Christoph Scheidenberger (GSI Darmstadt)

Die Masse von Atomkernen ist eine charakteristische Größe, da die Bindungsenergie die Wechselwirkung aller Nukleonen widerspiegelt. Das Verständnis der Kräfte und der Wechselwirkungen im nuklearen Medium ist in der Kernphysik von herausragender Bedeutung. Präzisionmassenmessungen dienen zum Test und zur Verbesserung moderner Kernmodelle. Hierbei spielen kurzlebige Kerne, die in der Natur bei der Synthese der chemischen Elemente in Sternen gebildet werden, eine Schlüsselrolle. Bei GSI wurden zwei neue Präzisionsmethoden zur direkten Massenbestimmung entwickelt. Dazu werden kurzlebige Kerne bei relativistischen Energien in Schwerionenstößen erzeugt, im Flug separiert und ihre Masse durch Messung der Umlauffrequenz in einem Speicherring bestimmt. Massenauflösungsvermögen von 1...7•10^5 und relative Massengenauigkeiten von wenigen 10^-7 werden erreicht. Extrem kurzlebige Nuklide mit Halbwertszeiten bis hinunter zu wenigen 10 Mikrosekunden können untersucht werden. Beide Verfahren sind sensitiv auf einzelne Ionen. Bisher konnten die Massen von ca. 300 Nukliden, was etwa 10% aller bekannten Nuklide entspricht, erstmalig bestimmt werden. Mit den gewonnenen Daten werden wichtige Ergebnisse erzielt wie z. B. die Bestimmung der Proton-Abbruchkante in der Gegend um Francium und die Untersuchung der Schalenstruktur in neutronenarmen Bleiisotopen.