Kollineare Laserspektroskopie ermöglicht die Bestimmung von Kernladungsradien und elektro-magnetischen Momenten des Kerngrundzustandes kurzlebiger Isotope. In dieser Arbeit wurde Spektroskopie an neutronenarmen Nickel-Isotopen in der Region des doppelt magischen 56Ni durchgeführt und eine verbesserte Ladungsaustauschzelle für die Spektroskopie an Palladium-Isotopen entwickelt.

Bei zahlreichen Elementen ist die Laserspektroskopie aus dem Grundzustand des Ions mangels geeigneter Übergänge nicht möglich. Daher werden häufig Ladungsaustauschzellen eingesetzt, die in der Regel mit Alkalimetallen betrieben werden. Für die Spektroskopie an Palladium wäre jedoch der Austausch mit Magnesium vorteilhaft, da hierbei resonant der gewünschte metastabile Zustand besetzt werden könnte. Um dies zu ermöglichen, wurde eine verbesserte Ladungsaustauschzelle für die kollineare Laserspektroskopie entwickelt. Im Vergleich zu früheren Zellen erlaubt das neue Design höhere Temperaturen sowie den Betrieb unter höheren Spannungen. Die neue Ladungsaustauschzelle wurde als Teil einer kollinearen Apparatur am Argonne National Laboratory in Chicago aufgebaut. Bei der Inbetriebnahme wurde die Neutralisierung von Calcium-Ionen an Magnesium-Dampf demonstriert und anschließend die optische Resonanz der Calcium-Atome gemessen.

Des Weiteren wurden neutronenarme und stabile Nickel Isotope mittels kollinearer Laserspektroskopie an der BECOLA Apparatur am National Superconducting Cyclotron Laboratory in East Lansing untersucht. Die Spektren von 55,56,58,60Ni wurden im Rahmen dieser Arbeit analysiert. Dabei lieferte ein King-Plot Verfahren die Differenzen der quadrierten Ladungsradien relativ zu 60Ni, aus denen wiederum die absoluten Kernladungsradien abgeleitet wurden. Die Ergebnisse zeigen einen "Knick" in der Steigung der Ladungsradien am doppelt-magischen Schalenabschluss mit N=Z=28. Der Vergleich mit Kerntheorien ergibt gute Übereinstimmungen für Rechnungen auf Basis der Fayans Dichtefunktionaltheorie. Vorhersagen aus ab initio Rechnungen für den Kernladungsradius von 56Ni konnten nun erstmals mit einem experimentellen Bezugswert verglichen werden. Der Vergleich mehrerer Nukleonen-Wechselwirkungen mittels der Coupled-Cluster Methode zeigt eine signifikante Streuung der Resultate und eine unvollständige Fehlerabschätzung erschwert die Interpretation. Letzteres wird durch eine Bayes'schen Behandlung der Unsicherheiten in aktuellen IMSRG Rechnungen deutlich verbessert. Die resultierenden Werte sind mit dem Experiment gut verträglich jedoch weniger präzise.

Aus der Hyperfeinstruktur wurde außerdem das magnetische Kernmoment von 55Ni bestimmt. Das Resultat korrigiert den bisherigen Wert aus einer β-NMR Messung, und stimmt gut mit Kerntheorie-Rechnungen überein, die sich bereits für andere Isotope als zuverlässig erwiesen haben.