Messung der Ladungsradien der radioaktiven Lithium-Isotope Li-8 und Li-9

Die Messung der Isotopieverschiebung atomarer Übergänge ist der einzige kernmodellunabhängige Zugang zur Bestimmung der Kernladungsradien kurzlebiger Isotope. Bis heute war dies jedoch auf Isotope mit der Ladungszahl Z>9 beschränkt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neuartiges Verfahren entwickelt, um die Ladungsradien kurzlebiger Lithium-Isotope zu bestimmen. Es basiert auf der präzisen Messung eines atomaren Übergangs in Kombination mit einer kürzlich durchgeführten, sehr genauen theoretischen Berechnung des spezifischen Masseneffekts. Das Messverfahren erfüllt die hohen Anforderungen, die hinsichtlich Effizienz (>10^(-4)) und Genauigkeit (< 200 kHz) gestellt werden, indem Doppler-freie Zweiphotonen-Spektroskopie des 2S-3S-Übergangs am thermischen Atomstrahl mit anschließender Resonanz-Ionisation und Nachweis durch ein Quadrupol-Massenspektrometer angewandt wird. Am Online-Massenseparator der GSI konnte die Isotopieverschiebung der Isotope Li-6 bis Li-9 mit einer Genauigkeit von besser als 180 kHz bestimmt werden. Die extrahierten Kernladungsradien nehmen von Li-6 bis Li-9 monoton ab. Dieses Verhalten lässt sich durch die starke alpha+d-Clusterung des Li-6-Kerns erklären, die mit zunehmender Neutronenzahl abnimmt. Die Resultate werden mit den Vorhersagen verschiedener Kernmodelle verglichen und tragen so zu einem verbesserten Verständnis der Struktur dieser Kerne bei. Mit diesem Experiment konnte die Grundlage für die Bestimmung des Ladungsradius des Halokerns Li-11 gelegt werden