En afhandling bragte nye højpræcisionsmassemålinger for atommasser af isotoper tungere end jern

En stor del af de grundstoffer, der omgiver os, produceres i fusionsreaktioner i stjerner. Imidlertid, grundstoffer tungere end jern kræver mere komplekse processer, der finder sted i en række forskellige astrofysiske miljøer for at blive produceret. Modellering af disse processer kræver viden om egenskaberne ved de nuklider, der deltager i reaktionerne, såsom atommasse. Markus Vilén har i sin doktorafhandling inden for kernefysik ved Jyvaskyla Universitet målt atommasserne af 27 isotoper tungere end jern og tre langlivede exciterede kernetilstande. Ud af dem blev 16 masser målt for første gang.

Målingen blev udført ved hjælp af JYFLTRAP Penning-fælden ved Accelerator Laboratory ved Jyväskylä Universitet. Resultaterne hjælper med at forbedre teoretiske modeller om, for eksempel, nukleosyntese i neutronstjernefusioner og i en bestemt type røntgenudbrud.

De eksotiske radioaktive isotoper blev produceret ved hjælp af IGISOL-anlægget på Accelerator Laboratory. Undersøgelsen fokuserede hovedsageligt på massemålinger på neutronrige sjældne jordarters isotoper ved hjælp af JYFLTRAP Penning-fælden. Derudover isotoper med næsten lige store proton- og neutrontal blev undersøgt.

"Resultaterne førte til en forbedret nøjagtighed af forudsigelser ved hjælp af teoretiske modeller om de mængder, hvori forskellige elementer produceres i, for eksempel, neutronstjernefusioner. Målingerne afslørede også ny information om den nukleare struktur af neutronrige og neutronmangelfulde isotoper, " siger Markus Vilén fra universitetet åh Jyväskylä.

Teknikker til højpræcisionsmassemålinger og fremstilling af radioaktive ionstråler blev udviklet og testet i undersøgelsen.

"Masser af selv enkelte ioner blev målt med præcision på nogle få dele pr. milliard, " siger Vilén.