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IONAS

Das Arbeitsgebiet der IONAS-Gruppe ist die Erforschung der Struktur exotischer Kerne.

ionasDazu werden verschiedene experimentelle Methoden entwickelt, um in Giessen und bei der GSI in Darmstadt am Fragmentseparator FRS, am Experimentierspeicherring ESR und am SHIP zu forschen.

IONAS steht für IonenOptik, Nukleare Astrophysik & Struktur.

Die Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppe "Experimente mit gespeicherten exotischen Kernen" ist Untergruppe der IONAS-Gruppe. Die IONAS-Gruppe gehört zum Europäischen RTD-Netzwerk ION CATCHER.

Folgende Arbeitsgruppen sind an diesem Projekt beteiligt

 

Eine populärwissenschaftliche Einführung

Die IONAS-Gruppe untersucht die Struktur und Eigenschaften exotischer (kurzlebiger) Kerne weit weg vom Tal der Stabilität. Diese Kerne werden in der Natur während der Brennphase von Sternen in Kernfusionsprozessen oder bei einer Supernova-Explosion erzeugt. Im Labor werden solche Kerne an großen Beschleunigeranlagen hergestellt, wie z. B. am Fragmentseparator bei GSI in Darmstadt oder bei  ISOLDE am CERN in Genf.

Die Erforschung dieser Kerne ist aus mehreren Gründen interessant:
Mit ihnen kann man Kernmodelle und Theorien unter neuen Bedingungen testen. Viele dieser Kerne zeigen ganz erstaunliche Eigenschaften, die man bei stabilen Kernen nicht findet. Dazu gehören die Ausbildung von Neutronen- und Protonen-"Halos" oder sogenannte Neutronenhäute, d.h. verdünnte Neutronendichteverteilungen an der Kernoberfläche. Die Entdeckung und Untersuchung solcher Phenomäne verbessert unser Verständnis der Kernphysik, da herkömmliche Modelle diese Strukturen und Eigenschaften nicht korrekt beschreiben. Ein besseres Verständnis der Eigenschaften exotischer Kerne wird auch in der Astrophysik benötigt, beispielsweise um die Elementhäufigkeit im Sonnensystem und im Universum zu verstehen. Mit den Fragmentseparator und den Speicherring bei der GSI ist es jetzt zum ersten mal möglich, exotische Kerne unter Bedingungen zu untersuchen, wie sie in heisser stellare Materie vorkommen.

Die IONAS-Gruppe erforscht die Produktion exotischer Kerne am Fragmentseparator FRS und am SHIP bei der GSI in Darmstadt, sie entwickelt ionenoptische Verfahren zur Separation und führt Experimente durch.

Dazu gehören Präzisionsmassenmessungen exotischer Kerne im Experimentierspeicherring ESR und bei  SHIPTRAP sowie Messungen der Halbwertszeit von hochgeladenen Ionen.

 

Arbeitsgebiete

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit der IONAS Gruppe hat folgende Schwerpunkte:

  • Direkte Massenmessung von relativistischen Projektil- und Spaltfragmenten im Experimentierspeicherring ESR bei der GSI (Schottky-Massenspektrometrie [SMS] und Isochrone Massenspektrometrie [IMS])
  • Flugzeit-Massenspektrometrie an Verdampfungsrestkernen aus Fusionsreaktionen am Schwerionenseparator SHIP der GSI. Die Gruppe ist Teil der SHIPTRAP-Kollaboration.
  • Flugzeit-Massenspektrometrie auch in anderen Forschungsgebieten, z.B. mit organischen Molekülen und Biomolekülen.
  • Untersuchung der atomaren Wechselwirkung relativistischer Schwerionen beim Durchgang durch Materie (z. B. Abbremsung, Energieverlust- und Winkelstreuung, Umladeprozesse) und Entwicklung von gasgefüllten Stoppzellen. Die Gruppe gehört zum europäischen RTD-Netzwerk ION CATCHER.
  • Die IONAS Gruppe setzt die Tradition von ionenoptischen Untersuchungen und Entwicklungen fort. Das  SHIP und der Fragmentseparator FRS wurden beide von unserem Institut entwickelt. Zur Zeit konzentriert sich die Gruppe auf das Zukunftsprojekt der GSI, das vor kurzer Zeit grünes Licht von der deutschen Regierung bekommen hat.