Atommagbomlások felezési idejének vizsgálata a nukleáris asztrofizika szempontjából

This thesis was prepared at the Nuclear Astrophysics Group of Atomki (Institute of Nuclear Research of the Hungarian Academy of Sciences, Debrecen, Hungary) from 2008 to 2011. The scientific results covered in the thesis can be summarized in the following thesis points: 1. The applicability of the classical Debye--Hückel plasma model to nuclear decay in metallic environments was disproved. (a) A novel relative measurement was performed in which no changes of the half-life of 74As in metallic and semiconductor environments were observed, compared to the half-life in insulators. (b) The new method was applied to embedded 74As cooled down to temperatures as low as 250mK. No changes of the half-life were observed. With this, the applicability of the Debye–-Hückel model to predict half-life changes in metallic environments was decisively disproved. 2. The lifetimes of two radioactive isomers were measured with high precision, using gamma-spectrometry. (a) The half-life of the isomeric state of 133Ce was measured. (b) The half-life of the first isomeric state of 154Tb was measured. 3. The claims that the Newcomb-–Benford law can be of use in testing nuclear decay models were refuted. Attention was drawn to the fact that the compliance of the law is not a signature of self-organization of the atomic nucleus. Ez a disszertáció az Atomki Nukleáris Asztrofizikai Csoportjában készült 2008 és 2011 között. A kutatási eredmények az alábbi tézispontokban foglalhatók össze: 1. Kísérleteink eredményeképpen elvetettük a klasszikus plazmafizika Debye-–Hückel-modelljének alkalmazhatóságát fémekbe ágyazott radioizotópok felezési idő változásának kiszámítására. (a) Egy új, relatív mérési módszer bevezetésével fémes, félvezető és szigetelő közegbe ágyazott 74As bomlását vizsgáltuk. Méréseink alapján a felezési idő változása legfeljebb töredéke lehet a jósolt változásnak. (b) Az új módszert alacsony hőmérsékletre (akár 250mK) lehűtött 74As-re is alkalmaztuk. Ekkor sem tapasztaltunk felezési idő változást. Ezzel a kísérlettel sikerült véglegesen kizárni a modell alkalmazhatóságát beágyazott atommagok bomlására. 2. Nagypontosságú méréseket végeztünk két izomer felezési idejének meghatározására. (a) Megmértük a 133Ce izomer állapotának felezési idejét. (b) Megmértük a 154Tb első metastabil állapotának felezési idejét. 3. Megcáfoltuk azt az állítást, hogy a Newcomb-–Benford-törvény segíthet a magfizikai felezési idők elméleti modelljeinek tesztelésében. Felhívtuk a figyelmet arra is, hogy a törvény felezési időkre való teljesülése nem az atommag önszerveződésének a jele