MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne 13.4. Einführung, Beschleuniger 20.4. Schwerionenreaktionen, Synthese superschwerer Kerne (SHE) 27.4. Kernspaltung und Produktion neutronenreicher Kerne 4.5. Fragmentation zur Erzeugung exotischer Kerne 11.5. Halo-Kerne, gebundener Betazerfall, 2-Protonenzerfall 18.5. Wechselwirkung mit Materie, Detektoren 25.5. Schalenmodell 1.6. Restwechselwirkung, Seniority 8.6. Tutorium-1 15.6. Tutorium-2 22.6. Vibrator, Rotator, Symmetrien 29.6. Schalenstruktur fernab der Stabilität 6.7. Tutorium-3 13.7. Klausur

Grenzen der Stabilität: Halo Kerne stabile Kerne Dripline Kerne Kontinuum mehr Neutronen p n p n

Messung des totalen Wechselwirkungsquerschnitts 800 MeV/u 11B Primärstrahl Fragmentation Fragmentseparator FRS

Messung des totalen Wechselwirkungsquerschnitts 11Li ist das schwerste gebundene Li Isotop 10Li nicht gebunden S2n(11Li) = 295(35) keV nur Grundzustand gebunden Grund für größeren Radius? Deformation ausgedehnte Wellenfunktion

An den Grenzen der starken Kernkraft - Halokerne Grund für größeren Radius? Deformation ausgedehnte Wellenfunktion ⇒ Messung von magnetischem Moment und Quadrupolmoment 11Li besteht im Grundzustand aus gepaarten Neutronen und einem p3/2 Proton g-Faktor der Nukleonen: Proton: gℓ = 1; gs = +5.585 Neutron: gℓ = 0; gs = -3.82 Proton: Neutron:

Erfolge des Einteilchen Schalenmodells Magnetische Momente: g-Faktor der Nukleonen: Proton: gℓ = 1; gs = +5.585 Neutron: gℓ = 0; gs = -3.82 Proton: Neutron:

An den Grenzen der starken Kernkraft - Halokerne Grund für größeren Radius? Deformation ausgedehnte Wellenfunktion ⇒ Messung von magnetischem Moment und Quadrupolmoment 11Li besteht im Grundzustand aus gepaarten Neutronen und einem p3/2 Proton 3 Borromäische Ringe → sphärisch und großer Radius nicht wegen Deformation Exotische Kerne mit starkem Überschuß von Neutronen bilden Atomkerne mit Halo-Struktur: 11Li Kerne bestehen aus einem gewöhnlichen 9Li Kern mit einem Halo aus zwei Neutronen. Halo Kerne bilden borromäische Zustände, sie greifen so ineinander, dass alle auseinander fallen, wenn einer fehlt. HALO:

Wiederholung: Einteilchen-Potential außerhalb des Kastenpotential: Lösung: innerhalb des Kastenpotential: Lösung: Stetigkeit der Wellenfunktion: Graphische Lösung des Eigenwertproblems

Wiederholung: Energieeigenwerte Schrödinger Gleichung: ℓ=0 energies: ℓ=1 energies: ℓ=2 energies: Orbital nℓ Enℓ (MeV) 36Ca R=3.96fm 36Ca V0=54.7MeV 36S V0=47.3MeV 1s 13.16 9.75 9.55 1p 26.90 19.77 19.31 1d 44.26 32.20 31.32 2s 52.61 37.55 36.25 1f 65.08

Wiederholung: Energieeigenwerte Energieeigenwerte für ℓ=0 in 4He, 16O, 40Ca und 208Pb

Wiederholung: Wellenfunktion des Deuterons Ι ΙΙ Normierung:

Wiederholung: Radius des Deuterons Ι ΙΙ outer region inner region

Grenzen der Stabilität - Halokerne Was kann man an der Neutronen-Dripline erwarten? Wellenfunktion außerhalb des Potentials Je kleiner die Bindungsenergie, je ausgedehnter die Wellenfunktion E κ2 κ 1/κ ~ r 7 MeV 0.35 fm-2 0.6 fm-1 1.7 fm 1 MeV 0.05 fm-2 0.2 fm-1 4.5 fm 0.1 MeV 0.005 fm-2 0.07 fm-1 14 fm Fourier-Transformierte:

Grenzen der Stabilität - Halokerne Test der ausgedehnten Wellenfunktion Impulsverteilung: Impulsverteilung der stark gebundenen Teilchen breit Impulsverteilung der schwach gebundenen Teilchen schmal schmal → groß Interpretation: Man kann 11Li sehr vereinfacht beschreiben als einen 9Li Core plus einem Di-Neutron Man kann die Argumente der ausgedehnten Wellenfunktion mit exponentiellem Abfall verwenden: S2n=250(80) keV N=8 N=2

Discovery of halo nuclei 2. Momentum distribution of 11Li 6He distribution from 8He simlar to Goldhaber model 9Li distribution from 11Li (very narrow ! ) uncertainty principle small → large wider distribution is similar to Goldhaber model

Grenzen der Stabilität - Halokerne Radien der leichten Kerne Prog. Part. Nucl. Phys. 59 (2007), 432

Berechnen sie den Radius der 2-Neutron Wellenfunktion für 11Li 10Li ist nicht gebunden Man kann 11Li sehr vereinfacht beschreiben als 9Li plus einem Di-Neutron. S2n(11Li) = 0.295(35) MeV