Untersuchung der Struktur von exotischen Kernen mit Lebensdauermessungen angeregter Kernzustände

• Antragsteller: Dr. Christoph Fransen
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539294151

Der Fokus dieses Folgeantrags liegt in der Untersuchung kollektiver Phänomene in Atomkernen mit Schwerpunkt auf Formkoexistenz, d.h., dem Auftreten von zwei oder mehr unterschiedlichen Kernformen bei niedrigen Anregungsenergien, und der Entwicklung der Schalenstruktur von Kernen weitab vom Tal der Stabilität. Unsere bisherige Forschung resultiert bereits in detaillierten Kenntnissen, aber zeigt auch, dass weitere Untersuchungen notwendig sind, um eindeutige Schlüsse auf die Struktur solcher Kerne zu erlauben. Wir behandeln in diesem Antrag folgende Punkte: (i) Schalenstruktur neutronenreicher Kerne mit Ladungszahl Z<20 nahe beim doppelt-magischen Kern 48Ca hinsichtlich einer Abschwächung des N=28 Schalenabschlusses und Klärung, ob es eine Valenz-Protonensymmetrie relativ zum Z=20 Schalenabschluss gibt. (ii) Kernstruktur in Te und Xe Isotopen nahe der Neutronen-Schalenmitte. Das Ziel ist eine Klärung der Ursache von (möglichen) anomalen E2 Übergangsstärken zwischen den tiefsten angeregten Zuständen, da bisherige Daten teilweise uneindeutig sind, sowie die Suche nach Formkoexistenz, für die es in dieser Region Anzeichen gibt. (iii) Struktur von neutronenarmen Kernen in der Massenregion A=170-180. Wir zielen dabei insbesondere auf Effekte ab, die in dieser Region sehr auffällig sind: die Entwicklung von Formkoexistenz von schwach und axialsymmetrisch deformierten Kernformen, eventuell hin zu einer Mischung verschiedener Kernkonfigurationen, und die Entwicklung der Eigenschaften von einigen neutronenarmen Kernen dieser Region, die bisher mit aktuellen Kernmodellen nicht verstanden werden. Neben dem Termschema erlauben absolute Übergangsstärken zwischen angeregten Kernzuständen Rückschlüsse auf die Kernstruktur und werden hier verwendet, um die erwähnten Fragestellungen zu klären. Die Bestimmung dieser Observablen aus Lebensdauern angeregter Kernzustände ist seit vielen Jahren ein Schwerpunkt unserer Gruppe. Um diese Lebendauern zu messen, nutzt unsere Gruppe intensiv die Doppler-Verschiebung von Gamma-Strahlung, die sog. "Recoil Distance Doppler-shift technique" oder "Plunger-Methode" und wir entwickeln diese Methode weiter. Dies beinhaltet die Konstruktion von speziellen "Plunger-Apparaten" für jeweils neue experimentelle Bedingungen, auch während der letzten Förderperiode. Diese neuen Apparate wurden bereits erfolgreich in Experimenten eingesetzt. In solchen Experimenten werden die Kerne in einer dünnen Targetfolie erzeugt und emittiert, und gestoppt oder abgebremst in einer Degraderfolie, die sich in präzise definierten Abstand von der Targetfolie befindet. Unsere Gruppe hat viele Jahre Erfahrung mit dieser Methode unter sehr verschiedenen kinematischen Bedingungen und geniesst dabei weltweites Ansehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen