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Mass Measurements of Exotic Ions in the Heavy Mass Region for Nuclear Structure Studies at ISOLTRAP

Borgmann, Christopher

German Title: Massenmessungen exotischer Ionen im schweren Massenbereich für Kernstrukturuntersuchungen an ISOLTRAP

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Abstract

The mass is a unique fingerprint of each nucleus as it reflects the sum of all interactions within it. Comparing experimental mass values with theoretical calculations provides an important benchmark of how well the role of these interactions is already understood. By investigating differences of experimental binding energies, such as two-neutron separation energies (S2n), valuable indications for nuclear-structure studies are provided. The present thesis contributes to these studies providing new high-precision mass measurements especially in the heavy-mass region. Here, nuclear theory is heavily challenged due to the large number of nucleons. The data have been obtained at the Penning-trap mass spectrometer ISOLTRAP located at the radioactive-ion-beam facility Isolde at CERN. For the determination of the masses, the time-of-flight ion-cyclotron-resonance technique has been applied. While the new mass data for 122−124Ag continue existing trends in the S2n energies, the new mass values for 207,208Fr render them more precisely. In the case of the mass values for 184,186,190,193−195Tl a new interesting odd-even effect has been revealed. The comparison of the measured mass values with theoretical models furthermore demonstrates significant problems in reproducing the strength of the pairing correctly. This is of special interest for the discussion about shape coexistence in the region around the doubly-magic 208Pb.

Translation of abstract (German)

Die Masse charakterisiert jedes Nuklid wie ein Fingerabdruck, da sie die Summe aller Wechselwirkungen innerhalb des Kerns repräsentiert. Der Vergleich von experimentellen Daten mit theoretischen Berechnungen liefert daher wichtige Hinweise, wie gut die Wechselwirkung der Nukleonen bereits verstanden ist. Mit Hilfe von Bindungsenergiedifferenzen wie der Zwei-Neutronen-Separationsenergie (S2n) können wertvolle Informationen über die Kernstruktur abgeleitet werden. Die vorliegende Arbeit trägt zu der oben erwähnten Diskussion bei, indem neue hochpräzise Massenmessungen im schweren Massenbereich zur Verfügung gestellt werden. Aufgrund der großen Anzahl an Nukleonen ist eine theoretische Beschreibung hier besonders kompliziert. Die Messungen wurden am Penning-Fallen-Massenspektrometer Isoltrap durchgeführt, welches sich am Isotopenseparator Isolde am Cern befindet. Zur Massenbestimmung wurde die resonante Anregung der Zyklotronfrequenz von in einer Penning-Falle gespeicherten Ionen über den Flugzeiteffekt nachgewiesen. Während die neuen Massendaten für 122−124Ag den bereits bekannten Linienverlauf der S2n Energien in dieser Region fortsetzen und die neuen Massendaten für 207,208Fr ihn präzisieren, wurde mit Hilfe der neuen Massenwerte für 184,186,190,193−195Tl ein neuer interessanter gerade-ungerade Effekt beobachtet. Der Vergleich der experimentellen Daten mit theoretischen Modellen zeigt weiterhin starke Probleme der theoretischen Berechnungen, den vorhandenen Paarungseffekt korrekt wiederzugeben. Diese Phänomene sind speziell für die Diskussion der Koexistenz verschiedener Kernformen in der Region um das doppelt-magische 208Pb von Interesse.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Blaum, Prof. Dr. Klaus
Place of Publication: Heidelberg, Germany
Date of thesis defense: 7 November 2012
Date Deposited: 14 Nov 2012 09:06
Date: 2012
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 500 Natural sciences and mathematics
530 Physics
Controlled Keywords: Massenspektrometrie, Penning-Käfig, Heidelberg / Max-Planck-Institut für Kernphysik, Kernphysik, CERN, Kernstruktur
Uncontrolled Keywords: ISOLTRAP, ISOLDE
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