Kollineare Laserspektroskopie ist eine vielseitige Technik zur Untersuchung von Kern Grundzustandseigenschaften anhand der Signaturen die durch die Kernstruktur im optischen Spektrum, hervorgerufen wird.
Die Empfindlichkeit/Leistungsfähigkeit dieser Technik konnte zuletzt durch die Verwendung von gepulsten gekühlten Ionenstrahlen mittels Gas gefüllter linearen Radiofrequenz-Quadrupol-Ionenfallen, die dem Akkumulieren und Kühlen der Ionen dienen, signifikant gesteigert werden.
In dieser Arbeit wurde ein neues Datenaufnahmesystem mit dem Namen TILDA (Triga Laser Data Acquisition) am TRIGA Forschungsreaktor in Mainz entwickelt.
Dieses wurde dann an das COLLAPS Experiment, welches sich an ISOLDE/CERN befindet, übertragen und kam dort im Rahmen der Laserspektroskopie an Nickel zu seinem ersten Einsatz.
TILDA basiert auf rekonfigurierbarer Hardware (FPGA) und erlaubt eine zeitliche Auflösung der Fluoreszenzsignale von bis zu 10 ns.
Dies ermöglicht eine detaillierte Analyse der zeitlichen Struktur der Ionenpulse, die sowohl bei der experimentellen Optimierung als auch bei der späteren Analyse extrem hilfreich ist.
Mit dem neuen Datenaufnahmesystem wurden die Nickelisotope (Z=28) 58-68,70-Ni an ISOLDE untersucht.
Die Spektroskopie erfolgte im [Ar]3d9[2D5/2]4s 3D3 -> [Ar]3d9[2D5/2]4p 3P2 Übergang neutraler Nickelatome.
Die Änderung des mittleren quadratischen Ladunsgradius drc2 relativ zum Referenzisotop 60-Ni wurde aus der Isotopieverschiebung extrahiert.
Der Trend der Ladungsradien zeigt einen leichten Knick bei 68-Ni (N=40), welches ein Indiz für einen Unterschalenabschluss darstellt.
Die Ergebnisse wurden mit Berechnungen der Kern-Dichtefunktionaltheorie (nDFT) verglichen.
Diese waren in der Beschreibung der Ladungsradien von Ca, Cd, Ni und Pb überaus erfolgreich, können die Daten der Nickelisotope aber nicht in vergleichbarer Güte wiedergeben.
Die Ergebnisse für das Isotop 68-Ni sind von besonderen Interesse: es ist das erste kurzlebige Isotop, für das nun sowohl der Kern-Ladungsradius rc, als auch die Dipol-Polarisierbarkeit gemessen wurde.
Damit stellt es einen hervorragenden Test für die Vorhersagekraft verschiedener Wechselwirkungen der chiralen effektiven Feldtheorie (chEFT) im Rahmen von Coupled-Cluster Berechnungen dar.
In dieser Arbeit wird dieser Vergleich parallel zu dem sehr ähnlichen Fall des doppelt magischen 48-Ca präsentiert.
Es zeigt sich in beiden Fällen, dass eine Berücksichtigung von 3-Teilchen-3-Loch Anregungen die Berechnungen deutlich beeinflussen und zu einer besseren Übereinstimmung mit den experimentellen Werten führen.
Die ermittelten Hyperfeinstrukturkonstanten stimmen sehr gut mit den Literaturwerten überein und sind bis zu zwei Größenordnungen genauer.
Die extrahierten Momente weisen auf stark gemischte Wellenfunktionen für die I=3/2 Zustände hin und deutlich reinere ein-Teilchen-dominierte Wellenfunktionen für die I=1/2 Zustände insbesondere für 67-Ni. | German |