Hochauflösende Massenspektroskopie des superschweren Wasserstoffisotops 6H.

• Antragsteller: Professor Dr. Josef Pochodzalla
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455063272

Da weder das nur aus drei Neutronen aufgebauten Trineutron noch das Tetraneutron zweifelsfrei nachgewiesen werden konnte, sind die schweren Wasserstoffisotope 4H und 5H, und insbesondere die superschweren Isotope 6H und 7H die beste Approximation on reine Neutronenkerne und damit auch an Materie, wie sie in Neutronensternen zu finden ist. Dabei handelt es sich um relativ einfache Systeme, die mit modernen Ab-initio-Rechnungen theoretisch studiert werden können. Sie bieten dahe die optimale Gelegenheit die Zwei- und Mehrteilchen-Wechselwirkung zwischen mehreren Neutronen im Detail zu studierenKeines dieser exotischen Wasserstoffisotope besitzt gebundene Zustände. Die Zerfallsspektroskopie dieser Kerne, bei der die Masse aus den Zerfallsproduktion rekonstruiert wird, ist im Prnzip möglich, erfordert aber den Nachweis von mehreren Neutronen. Daher bestimmen die meisten Experimente die Zustände dieser Kerne in sog. missing-mass Messungen, bei der nur geladene Teilchen nachgewiesen werden müssen und die Masse des fehlenden Kerns aus dem fehlenden Viererimpuls rekonstruiert wird.Währen in den Wasserstoffisotopen 4H, 5H und 7H Resonanzzustände mit guter Signifikanz nachgewiesen wurden, konnte dies im Fall von 6H noch nicht überzeugend erreicht werden. In diesem Projekt schlagen wir eine neue Methode zur Messung des Anregungsspektrum von 6H vor. Fragen, die geklärt werden sollen sind: Ist der Grundzustand schmal oder breit? Wie groß ist die Masse des Grundzustandes von 6H? Gibt es angeregte Zustände? Und angesichts der bisherigen experimentellen Datenlage muss selbst die Frage, ob 6H überhaupt existiert, gestellt werden.Wir wollen diesen Kern in einem missing-mass-Experiment in dre Reaktion 7Li(e,e’ pi+ p) 6H* am Mainzer Mikroton MAMI studieren. Die drei hochauflösenden Spektrometrer in der A1-Experimentierhalle werden zum Nachweis des gestreuten Elektrons, eines Protons und einem positiven Pion verwendet. In einem Pilotexperiment konnten derartige Dreifachkoinzidenzen bereits in der Reaktion 12C(e,e’ pi+ p) nachgewiesen werden. Die vorgeschlagene Messung wird durch die Entwicklung eines neuartigen Lithiumtargets ermöglicht. Die spezielle Geometrie des Targets erlaubt eine extrem hohe Luminosität und gleichzeitig eine sehr gute Auflösung der rekonstruierten Masse von 6H.´ in der Reaktion 7Li(e,e’ pi+ p).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Patrick Achenbach