Der neutrinolose doppelte Betazerfall (0νββ-Zerfall) ist ein hypothetischer Prozess zweiter Ordnung in der schwachen Wechselwirkung, der, im Falle einer experimentellen Beobachtung, Neutrinos als das erste Beispiel von sogenannten Majorana-Teilchen identifizieren würde, welche ihre eigenen Antiteilchen sind. Außerdem würde es eine direkte Bestimmung der Neutrinomasse ermöglichen, da die Zerfallsrate für den 0νββ-Zerfall im direkten Zusammenhang mit der effektiven Masse des Elektron-Neutrinos steht. Ein Hindernis für die Planung von zukünftigen Experimenten, die nach dem 0νββ-Zerfall suchen, und für eine quantitative Bestimmung der Neutrinomasse sind momentan die nicht ausreichend eingeschränkten Kern-Matrixelemente die dem Zerfallsprozess innewohnen. Diese Matrixelemente müssen von der Kernstrukturtheorie bereitgestellt werden, die vor dem Problem der Beschreibung von Phänomenen wie der Entwicklung von Kerngestalten und der Koexistenz von Kerngestalten steht, welche in Regionen der Nuklidkarte vorherrschen, in denen auch die Kandidatenpaare für den 0νββ-Zerfall zu finden sind. Ein Hauptproblem ist der Mangel an aussagekräftigen experimentellen Daten, die benötigt werden um die freien Parameter von effektiven Theorien einzuschränken.

Basierend auf einer vorherigen Studie wurde die Kernstruktur der Kandidatenpaare 82Se/82Kr und 150Nd/150Sm in dieser Arbeit mit der Methode der Kernresonanzfluoreszenz untersucht. Zerfallskanäle einer niedrigliegenden, kollektiven Kernanregung, der Scherenmode, waren die wichtigen Observablen, denn sie sind erwartungsgemäß höchst sensitiv auf die Lage der Kandidatenpaare im Phasendiagramm der Kerngestalten. Mit der gewählten Methode kann die Scherenmode selektiv und mit einem hohen Grad an Modellunabhängigkeit untersucht werden. Die Experimente wurde an der High-Intensity Gamma-Ray Source durchgeführt, die momentan im interessanten Energiebereich die intensivsten linear polarisierten quasi-monochromatischen Photonenstrahlen zur Verfügung stellt. Durch die hohe Sensitivität des polarisierten Strahls konnten magnetische Dipolübergänge, als welche sich die Scherenmode in gerade-gerade - Kernen manifestiert, identifiziert und ihr Zerfallsverhalten charakterisiert werden. Ein bekannter Nachteil von Messungen mit monoenergetischen Photonenstrahlen, der Mangel an Möglichkeiten zur Kalibrierung des Photonenflusses, wurde in der vorliegenden Arbeit dadurch umgangen, dass, ohne Zuhilfenahme weiterer Messaufbauten, der Photonenfluss anhand der nichtresonanten Streuung von Gammastrahlung an der Probe kalibriert wurde. Zu diesem Zweck wurde eine detaillierte Monte-Carlo Simulationsanwendung entwickelt.

Für alle betrachteten Kerne konnten Zerfallskanäle in der Größenordnung von wenigen Prozenten entweder beobachtet, oder auf solch kleine Werte eingeschränkt werden. Zwei effektive Kernmodelle, das Schalenmodell und das Modell wechselwirkender Valenzbosonen, die auch häufig benutzt werden um 0νββ - Zerfallsmatrixelemente vorherzusagen, wurden für eine vorläufige Interpretation der Daten benutzt. Das Schalenmodell lieferte eine gute Beschreibung der Anregungsenergien von 1+-Zuständen und der gesamten beobachteten Stärke für den Kern 82Se. Die gute Übereinstimmung erlaubte eine Interpretation der Struktur der Wellenfunktionen der mutmaßlichen Scherenmodenfragmente, die jedoch gegen einen einfachen Zusammenhang zwischen den Messgrößen und der Koexistenz von Kerngestalten in diesem Kern spricht. Bei den Isotopen mit höherer Masse konnte eine sorgfältige Anpassung der Parameter des Modells wechselwirkender Valenzbosonen die gesamte Niederenergie-Kernstruktur von 150Nd und, mit Abstrichen, auch die von 150Sm reproduzieren. Die neuen Parametersätze für dieses Modell wurden in Zusammenarbeit mit unserer Kollaborateurin benutzt, um bisherige Vorhersagen von Kernmatrixelementen für den 0νββ-Zerfall auf den neusten Stand zu bringen.

Es wird angemerkt, dass die Analyse der Daten für die Kerne mit der Massenzahl 150 von Jörn Kleemann durchgeführt wurde. In dieser Arbeit werden lediglich seine Hauptergebnisse aufgeführt.