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HK: Physik der Hadronen und Kerne

HK 19: Kernphysik III / Magnetische Momente

HK 19.4: Gruppenbericht

Dienstag, 23. März 1999, 15:00–15:30, B

β-NMR-Messungen von Kernmomenten mit optisch polarisierten Isotopenstrahlen — •M. Keim¹, S. Kappertz², S. Wilbert², B.A. Brown³, W. Geithner², G. Kotrotsios², P. Lievens⁴, R. Neugart², L. Vermeeren⁴ und ISOLDE Collaboration¹ — ¹CERN, Geneva — ²Inst. für Physik, Univ. Mainz — ³Michigan State Univ., East Lansing, USA — ⁴K.U. Leuven

Kernmomente leichter Nuklide wurden am ISOLDE-Massenseparator mit β-NMR-Spektroskopie bestimmt. Durch optisches Pumpen mit zirkular polarisiertem Laserlicht werden Kernpolarisationen bis zu 60% erzeugt. Die Kerne werden in ein Kristallgitter implantiert, das sich im starken Magnetfeld des β-NMR-Spektrometers befindet. Die Winkelverteilung der Gamow-Teller-Zerfälle weist eine 0^∘/180^∘-Asymmetrie auf, die proportional zum Polarisationgrad ist und mit Szintillationsdetektoren nachgewiesen wird. Zur Spektroskopie wird ein Hochfrequenzfeld eingestrahlt, das in Resonanz mit der Zeemanaufspaltung des Kernspinsystems die m_I-Zustände koppelt und so die Polarisation vermindert. In einem kubischen Kristallgitter ist die Resonanzfrequenz durch die Larmorfrequenz, also durch die Magnetfeldstärke und den Kern-g_I-Faktor, gegeben. In Gittern mit nicht-kubischer Symmetrie spaltet das NMR-Signal proportional zur Wechselwirkung des Quadrupolmoments mit dem intrinsischen Feldgradienten des Gitters in 2· I Komponenten auf.

Mit dieser Methode wurden die Quadrupolmomente der Natriumisotope ^{20,21,26−31}Na bestimmt. Die Empfindlichkeit ließ sich durch die simultane Einstrahlung mehrerer Frequenzen so weit erhöhen, daß sowohl die “proton drip line” als auch der Schalenabschluß bei N=20 erreicht wurden. Der Vergleich mit Schalenmodellrechnungen zeigt den wachsenden Einfluß von Intruderzuständen aus der fp-Schale ab ²⁹Na und damit das Aufweichen der sd-Schale.

Ähnlich wurde das magnetische Moment des Neutronenhalo-Kerns ¹¹Be gemessen, nachdem mit der Entwicklung einer Laserionenquelle für Beryllium ein entsprechender Strahl zur Verfügung steht. Das experimentelle Ergebnis steht im Einklang mit dem Bild einer Halostruktur mit dominierendem ¹⁰Be(0⁺) × ν(s_1/2) Beitrag zur Wellenfunktion.
(Gefördert durch BMBF)