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Direct mass measurements beyond the proton drip-line

Rauth, Christian

German Title: Direkte Massenmessungen jenseits der Protonenabbruchkante

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Abstract

At GSI in Darmstadt the Penning trap spectrometer SHIPTRAP was set up to perform precision experiments with low-energetic radioactive ions produced in fusion-evaporation reactions at the velocity filter SHIP. First high-precision measurements were performed determining the masses of 18 neutron-deficient isotopes in the terbium-to-thulium region with relative uncertainties of about 10-8. The masses of nine nuclides were measured for the first time. Four of them (144Ho, 145Ho, 147Tm and 148Tm) were determined to lie beyond the proton drip-line. The data were included into the Atomic Mass Evaluation (AME) and showed generally good agreement with previous measurements. The implication of the results on the nuclear structure and on the location of the proton drip-line is discussed by analyzing the two-neutron and one-proton separation energies. Further simulations and off-line measurements were performed to investigate the stopping efficiency in the gas cell, to optimize the contrast and the quality of the measurement and to determine the uncertainties arising from magnetic field fluctuations.

Translation of abstract (German)

Das Penningfallen-Massenspektrometer SHIPTRAP wurde an der GSI in Darmstadt aufgebaut, um Präzisionsexperimente mit niederenergetischen Ionen durchzuführen. Diese werden durch Fusions-Evaporations-Reaktionen am Geschwindigkeitsfilter SHIP erzeugt. Im Rahmen der ersten Hochpräzisionsmessungen wurden die Massen von 18 neutronenarmen Isotopen der Elemente Terbium bis Thulium mit relativen Genauigkeiten von ungefähr 10-8 bestimmt. Die Masse von neun Nukliden wurde zum ersten Mal gemessen, wovon vier (144Ho, 145Ho, 147Tm and 148Tm) sogar jenseits der Protonenabbruchkante liegen. Die Daten wurden der Atomaren Massen Evaluation (AME) hinzugefügt und zeigten größtenteils gute Übereinstimmung gegenüber den bereits gemessenen Massen. Die Auswirkungen der Daten auf die Kernstruktur und die Lage der Protonenabbruchkante werden anhand der Zweineutronen- und Einproton-Separationsenergien dargestellt. Mit Hilfe von Simulationen und Offline-Messungen wurde die Stoppeffizienz der Gaszelle untersucht sowie der Kontrast und die Qualität der Messung verbessert. Ungenauigkeiten, die durch Magnetfeldfluktuationen hervorgerufen werden, wurden quantifiziert.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Kluge, Prof. Heinz-Jürgen
Date of thesis defense: 7 February 2007
Date Deposited: 16 Feb 2007 11:56
Date: 2007
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Atomphysik, Kernphysik
Uncontrolled Keywords: Penningfalle , Massenspektrometrie , ProtonenzerfallPenning trap , mass spectrometry , proton decay
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