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Gammaspektroskopie

Kernphysik, kernphysikalische Messtechnik zur Untersuchung der elektromagnetischen Eigenschaften von Kernzuständen vermittels des Nachweises der Kerngammastrahlung. Die experimentellen Messgrössen sind die Energie, Winkelverteilung und Polarisation der Gammaquanten, die sich typischerweise als Linien oder als kontinuierliche Verteilungen in Gammaspektren manifestieren. Die zur Interpretation erforderliche Theorie der elektromagnetischen Wechselwirkung des Kerns kann störungstheoretisch behandelt werden und geht auf Arbeiten von Blatt und V. Weisskopf (Kernübergangswahrscheinlichkeit) in den fünfziger Jahren zurück. Man erhält die Anregungsenergie, den Kernspin, die Parität und die statischen und dynamischen elektromagnetischen Momente der angeregten Kernniveaus. Die Kernanregung kann durch Kernzerfälle oder in Streuexperimenten durch Coulomb-Anregung oder Kernreaktionen erzielt werden.

Der experimentelle Erfolg der Gammaspektroskopie beruht auf dem Einsatz von energieauflösenden Gammadetektoren (Wechselwirkung von Gammastrahlung mit Materie). Solche Detektoren sind Gas-, Szintillations- und insbesondere hochauflösende Germaniumdetektoren. Modernste Detektorsysteme erzielen eine nahezu vollständige Abdeckung des gesamten Raumwinkels (Nachweissysteme für Gammastrahlung). Der messbare Energiebereich erstreckt sich über das gesamte für die Kern- und Hadronenphysik typische Gammaspektrum von wenigen keV bis einigen 10 GeV. In Kombination mit Beschleunigern lassen sich mittels der Gammaspektroskopie praktisch alle stabilen und erzeugbaren instabilen Kerne untersuchen. Durch Kern-Coulomb-Anregung in Schwerionenstössen können Kerne in Hochspinzustände angeregt und damit der gesamte Bereich der Yrast-Linien bis hin zur Instabilität an der Zentrifugalbarriere bei etwa 5 MeV untersucht werden. Nach Kernreaktionen dient sie zur Untersuchung der Reaktionsprodukte.

 

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