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A: Atomphysik
A XIII: HV XIII
A XIII.1: Invited Talk
Friday, March 19, 1999, 11:30–12:00, TE1
Bestimmung von Masse und β-Halbwertszeit hochgeladener Ionen im Speicherring der GSI — •Fritz Bosch — GSI, Planckstr.1, D-64291 Darmstadt
Die Grundzustandseigenschaften der Atomkerne, also Masse und Lebensdauer, bestimmen den Weg der Nukleosynthese im Plasma heisser Sterne. Ausserdem geben sie den entscheidenden Einblick in Struktur und Stabilität der Kerne. Der Ionenspeicherring ESR der GSI in Darmstadt ermöglichte, in Verbindung mit einem Fragmentseparator, einen Quantensprung für eine hocheffiziente und -sensitive Messung dieser Parameter an hochgeladenen, instabilen Atomen durch die Methode der Schottky-Spektrometrie (Messung der Umlauffrequenz der gespeicherten und gekühlten Ionen), mit einer gegenwärtig erreichten relativen Massenauflösung Δm/m von 10−6.
Durch das im ESR über viele Stunden mögliche Speichern der Ionen konnte dort auch erstmals eine besondere radioaktive Zerfallform, der gebundene β-Zerfall (das erzeugte Elektron bleibt in einem gebundenen Zustand im Tochteratom), beobachtet werden. Dieser Zerfall ist für neutrale Atome praktisch irrelevant, aber für die Nukleosynthese in Sternplasmen wichtig. Ein besonders interessantes Ergebnis brachte die Messung des gebundenen β-Zerfalls von nacktem Rhenium-187 am ESR mit einer experimentell ermittelten Halbwertszeit von 33 Jahren (neutrales Rhenium-187 hat eine Halbwertszeit von 42 Milliarden Jahren). Die Konsequenzen dieses Ergebnisses für die Brauchbarkeit von Rhenium-187 als Äonenuhr zur Abschätzung des Alters des Universums werden diskutiert.