Diese Arbeit konzentriert sich auf die experimentelle Untersuchung des γ-Zerfalls der nuklearen isovektor Dipol-Riesenresonanz (GDR). Obwohl es sich hierbei um eine Schlüsseleigenschaft einer der fundamentalsten Kernanregungen handelt, blieb das γ-Zerfallsverhalten der GDR trotz jahrzehntelanger Forschung zur GDR größtenteils unbekannt. Um dieses seit langem bestehende Problem endlich anzugehen, wurde in dieser Arbeit eine neue experimentelle Methode zur systematischen Untersuchung des γ-Zerfalls der GDR entwickelt. Sie kombiniert die bewährte Methode der Kernresonanzfluoreszenz (KRF) mit modernsten, auf der Laser-Compton-Rückstreuung (LCB) basierenden Photonenquellen für Messungen im Energiebereich der GDR. Dabei besteht eine wesentliche Innovation in der Verwendung von linear polarisierten LCB-Photonenstrahlen zur Anregung der GDR. Dies ermöglicht die Auflösung ihrer γ-Zerfälle zu energetisch naheliegenden Endzuständen, wie den 2⁺₁ und 0⁺₁ Zuständen deformierter Kerne, durch die charakteristischen Winkelverteilungen ihrer KRF-Reaktionen.

Der neu entwickelte experimentelle Ansatz wurde in einem Pilotexperiment an den GDRs des semi-magischen, sphärischen Nuklids ¹⁴⁰Ce und des wohl-deformierte Nuklids ¹⁵⁴Sm an der High Intensity γ-ray Source (HIγS) befindlich in Durham, NC, USA, erfolgreich angewendet. Dabei wurden Messungen bei sechs Anregungsenergien durchgeführt, welche die gesamte Entwicklung der GDRs dieser Nuklide abdecken. Für beide Nuklide wurde eine glatte Entwicklung des γ-Zerfallsverhaltens ihrer GDRs mit der Anregungsenergie beobachtet und die ermittelten γ-Zerfallsverzweigungsverhältnisse in der Größenordnung von 1% stimmen mit früheren Messungen überein. Weiterhin sind die gemessenen Wirkungsquerschnitte für elastischen Streuung mit der Interpretation der GDR als eine kohärente Anregung kompatibel. Für ¹⁴⁰Ce wurde kein γ-Zerfall seiner GDR in den 2⁺₁ Zustand beobachtet, was zu strikten oberen Limits für diesen Zerfallskanal führt. Im Gegensatz dazu wurde für das deformierte ¹⁵⁴Sm signifikanter γ-Zerfall seiner aufgespaltenen GDR in den 2⁺₁ Zustand beobachtet, der zudem eine starke Energieabhängigkeit aufweist.

Die Daten können durch das geometrische Modell der GDR gut beschrieben werden, was zum ersten Mal zeigt, dass es in der Lage ist, die Wirkungsquerschnitte der Photoabsorption, der elastischen Streuung und der 2⁺₁-Raman-Streuung der GDR gleichzeitig mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren. Diese große Beschreibungsvermögen ist ein neues, überzeugendes Argument für die Gültigkeit des Modells. Darüber hinaus wird der γ-Zerfall als eine experimentelle Observable etabliert, die sehr empfindlich auf die Struktur der GDR ist. Schließlich wird diese Empfindlichkeit ausgenutzt, um starke Aussagen über die Kernform von ¹⁵⁴Sm, einschließlich des Grades seiner Triaxialität, abzuleiten. Die ermittelten Formparameter stimmen gut mit denen anderer experimenteller Ansätze und neuester Berechnungen im Monte-Carlo Schalenmodell überein.