Kernstrukturuntersuchungen an r-Prozess-Schlüsselnukliden, die Randbedingungen an die chemische Evolution und das Alter des Universums festlegen
Final Report Abstract
Auf der Basis von früheren Kernspektroskopie-Experimenten an extrem neutronenreichen "r-Prozess-Nukliden" sollten weitergehende Studien von astrophysikalisch relevanten Kerndaten – überwiegend in der Gegend des doppeltmagischen Isotops 132 Sn - durchgeführt werden. Die Produktion der interessierenden Nuklide sollte hierbei entweder durch Spallation / Spaltung (CERN/ISOLDE) oder durch Projektilfragmentation (GSI/FRS+ESR, MSU/NSCL, GANIL/SPIRAL) erfolgen, wobei wir uns von Beginn der Förderperiode an darüber im Klaren waren, dass bei sämtlichen Großforschungseinrichtungen bereits die sprichwörtliche "Spitze der Fahnenstange" erreicht war. Dies zeigte sich besonders deutlich beim ISOL-Verfahren am CERN. Nach mehreren, Im Wesentlichen technisch bedingten Fehlschlagen haben wir uns dann als Kernchemiker entschlossen, im eigenen aber auch im allgemeinen Interesse der verschiedenen ISOLDE User-Gruppen, auf chemischen Methoden beruhende Verbesserungen in der Target- / lonenquellen-Technologie zu entwickeln. So wurden thermochromatographische Offline- und Online-Experimente durchgeführt, sowie der Einsatz von Molekülionen zur Abtrennung von störenden Isobaren-Kontaminationen untersucht. Beide Verfahren konnten bis zum inzwischen bei ISOLDE praktizierten Routineeinsatz (z.B. bei ISOLTRAP und REX) entwickelt werden. Im Rahmen unserer Kollaboration konnten so gegen Ende der Förderperiode die geplanten kernspektroskopischen Untersuchungen an 131Cd und 136-138 S n durchgeführt werden. Die bei MSU/NSCL und GANIL/SPIRAL durchgeführten Fragmentationsexperimente vertiefen erfolgreich und haben bereits zu entsprechenden Publikationen geführt. Demgegenüber haben sich die Arbeiten bei GSI/FRS+ESR als nicht sehr effektiv erwiesen. Ein weiterer positiver Schwerpunkt unserer Arbeiten betraf die Weiterentwicklung von r-Prozess- Nukleosyntheserechnungen und die Interpretation von neueren astronomischen Beobachtungen der schweren Elemente jenseits von Eisen in sogenannten "ultra-metal-poor" Halo-Sternen. Hierbei wurden u.a. interessante Ergebnisse über die ineinander übergehenden Nukleosynthese-'Moden" eines schnellen, neutronenreichen o-Prozesses und des klassischen r-Prozesses erzielt. In diesem Zusammenhang konnten auch unsere früheren Modellvorhersagen für die Th, U Kosmochronometer verbessert werden.
