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Forschung

Topic guide — what do these subjects study?

These browsing tags overlap: a paper can belong to several topics. Counts show this bibliography, not the number of papers in the whole field. A topic with zero papers still has a learning explanation; it does not imply a publication here. Use the topic filter with year, author role and search. “Mass spectrometry” is the usual term for measuring masses; optical spectroscopy measures spectra. Topic explanations: English.

Existing research themes

N = Z nuclei / MASSPASS (4)

Precision masses near equal neutron and proton numbers probe shell evolution and astrophysical reaction paths.

Typical observables: See the linked research programme and papers.

IGISOL research programme ·

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Q values for neutrino physics (11)

Decay-energy measurements assess candidates for direct neutrino-mass experiments.

Typical observables: See the linked research programme and papers.

IGISOL research programme ·

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Atomic masses and isotope shifts (1)

Accurate atomic masses support isotope-shift analysis and the separation of mass and nuclear-size effects.

Typical observables: See the linked research programme and papers.

IGISOL research programme ·

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Storage rings, MR-TOF and MCP detectors (7)

Ion manipulation, precision timing and position detection enable rare-isotope mass measurements.

Typical observables: See the linked research programme and papers.

IGISOL research programme ·

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Mass methods and beams

Mass spectrometry and ion-beam applications (71)

Measures and separates ions by mass-to-charge ratio. Precision masses and clean isotope beams support decay-energy, nuclear-structure and astrophysics studies.

Typical observables: Atomic masses, Q values, beam purity and emittance.

IGISOL research programme ·

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Mass-spectrometry innovations in heavy-ion research (27)

Develops Penning traps, MR-TOF instruments, storage rings, timing detectors and ion optics for rare isotopes. Read resolving power, accuracy and efficiency separately: a narrow peak alone does not establish an accurate mass.

Typical observables: Resolving power, calibration, timing, transmission and systematic uncertainty.

IGISOL research programme ·

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Laser spectroscopy and ion sources (4)

Laser spectroscopy uses isotope shifts and hyperfine structure to determine radii, spins and moments. Ion sources create and prepare the required beam; a laser-ablation source is not automatically a laser-spectroscopy measurement.

Typical observables: Isotope shifts, hyperfine constants, charge radii, beam yield and purity.

IGISOL research programme ·

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Nuclear structure

Shape coexistence and nuclear structure (0)

Different intrinsic nuclear shapes can produce low-lying states in the same nucleus. Energies, electromagnetic transitions and radii help distinguish coexistence from a gradual change in deformation; a mass trend alone is not proof.

Typical observables: Low-lying 0+ states, E0/E2 strengths, charge radii and configuration mixing.

Shape coexistence review ·

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Nuclear structure and isotope evolution (25)

Follows how shell structure, pairing and deformation change along isotope or isotone chains. Here isotope evolution means changes with proton or neutron number, rather than motion of isotopes through a material.

Typical observables: Separation energies, shell gaps, pairing indicators, radii and isomers.

FRIB nuclear theory · IGISOL research programme ·

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Multi-neutron systems (4)

Investigates correlations and possible resonances in systems made only of neutrons. A short-lived resonance-like structure must be distinguished from a bound nucleus and from final-state interaction effects.

Typical observables: Missing-mass spectra, relative energies, widths and reaction-model dependence.

Observation of a correlated free four-neutron system ·

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Dipole resonances and strength distributions (1)

Examines dipole excitations and how their strength is distributed in energy. Electric dipole motion can reveal collective response and weakly bound neutron dynamics; a low-energy peak requires interpretation before being called a distinct resonance.

Typical observables: E1 strength, excitation energy, decay channels and polarizability.

FRIB nuclear theory ·

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Octupole deformation and correlations (1)

Reflection-asymmetric, often pear-like shapes involve octupole degrees of freedom. Static deformation and octupole vibrations are different possibilities, tested through spectra, parity partners and electric-octupole transition strengths.

Typical observables: Parity doublets, E3 strengths, collective bands and deformation indicators.

Octupole collective motion review ·

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Nuclear structure and isospin symmetry (3)

Compares mirror nuclei and isobaric multiplets by exchanging proton and neutron roles. Coulomb effects and other charge-dependent interactions break ideal isospin symmetry, affecting displacement energies and precision weak-decay tests.

Typical observables: Multiplet masses, Coulomb displacement energies, IMME coefficients and decay corrections.

FRIB fundamental symmetries · FRIB nuclear theory ·

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Neutron skins and nuclear symmetry energy (0)

The neutron skin is the difference between neutron and proton root-mean-square radii. Its relation to the density dependence of symmetry energy is model-dependent; charge radii alone do not directly measure a neutron skin.

Typical observables: Neutron/proton radii, parity-violating scattering, dipole polarizability and equation-of-state constraints.

FRIB nuclear theory ·

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Decay and symmetries

Beta decay and fundamental symmetries (2)

Uses decay rates, spectra and angular correlations to test the weak interaction. Searches for time-reversal violation or non-standard couplings need controlled nuclear and detector effects; an ordinary beta-decay measurement is not itself evidence of symmetry violation.

Typical observables: Correlation coefficients, Vud, spectral shapes and systematic corrections.

FRIB fundamental symmetries ·

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Neutrino masses and double beta decay (13)

Direct beta or electron-capture endpoints probe the neutrino mass scale through decay kinematics. Double-beta studies also need Q values and nuclear matrix elements; neutrinoless decay, if observed, would test lepton-number conservation. These methods make different assumptions.

Typical observables: Q values, endpoint spectra, phase-space factors, matrix elements and backgrounds.

DOE: neutrinoless double beta decay ·

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Nuclear structure and isotope decay (29)

Uses radioactive decay to identify levels, spins, transition strengths and long-lived isomers. Decay energies and branching ratios connect the mass surface to the structure of parent and daughter nuclei.

Typical observables: Half-lives, Q values, branching ratios, level schemes and beta strength.

IGISOL research programme · FRIB fundamental symmetries ·

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Nuclear astrophysics

Nucleosynthesis and the chemical evolution of stars (7)

Links nuclear reaction and decay networks to the abundance of elements in stars and ejecta. Masses and lifetimes constrain pathways, while stellar evolution and mixing determine how products reach later generations of stars.

Typical observables: Abundances, reaction flows, masses, half-lives and astrophysical conditions.

JINA: nuclear astrophysics ·

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Nuclear reactions and nucleosynthesis in novae (0)

Classical novae are thermonuclear outbursts on accreting white dwarfs. Resonances, proton captures and beta decays determine reaction rates and the isotopes ejected; a supernova or Big-Bang study is not automatically a nova study.

Typical observables: Resonance energies and strengths, temperature-dependent rates and ejecta yields.

JINA: nuclear astrophysics · IGISOL research programme ·

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Astrophysical reactions and nuclear dynamics (8)

Connects laboratory cross sections and resonances with reaction rates in astrophysical plasmas. Reaction mechanisms, target states and uncertainties matter when translating a beam experiment into a stellar rate.

Typical observables: Cross sections, resonance strengths, reaction rates and network sensitivity.

JINA: nuclear astrophysics ·

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Heavy nuclei and reactions

Superheavy-element synthesis and decay (0)

Creates the heaviest nuclei in fusion reactions and identifies them through decay chains. Production probabilities compete with fission, and shell effects influence survival. Transfer reactions on heavy targets do not automatically imply superheavy-element synthesis.

Typical observables: Evaporation-residue cross sections, alpha-decay chains and fission lifetimes.

GSI superheavy-nucleus research ·

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Fission-fragment dynamics and energy distributions (2)

Studies how a fissioning nucleus divides mass, charge, energy and angular momentum between fragments. Fragment yields and isomer populations constrain the roles of shell structure, excitation and the scission process.

Typical observables: Mass/charge yields, total kinetic energy, spin distributions and isomeric ratios.

GSI: shell effects in fission ·

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Detector technologies

Superconducting calorimeters for precision detection (0)

Measures deposited energy as a tiny temperature rise at cryogenic temperatures. Transition-edge sensors use the steep resistance change near a superconducting transition; energy resolution, response time and background must be assessed together.

Typical observables: Energy resolution, thermal response, pile-up, calibration and noise.

NIST quantum calorimeters ·

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Resistive plate chambers in particle detection (0)

Gas detectors with resistive electrodes amplify ionization signals in a strong electric field. They provide fast timing and triggering in particle experiments; they are a different technology from MCP detectors.

Typical observables: Efficiency, time resolution, rate capability, gas mixture and ageing.

CMS resistive plate chambers ·

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Mit hochpräziser Ionenfallen- und Speicherring-Massenspektrometrie untersuche ich Fragen der Neutrinophysik, der Kernstruktur und der nuklearen Astrophysik. Die Publikationen zu jedem Thema stammen aus der gemeinsamen Publikationsdatenbank; die vollständige Liste steht unter Publikationen .

Methoden in Bildern #

Die Familie der Ionen- und Atomfallen — wie sie funktionieren

Animierte Skizzen, nicht maßstäblich. Rot/Blau = Elektrodenpolarität (wechselt mit der RF, wo zutreffend); die farbige Spur ist ein Ion oder Atom.

Hyperbolische Penning-FalleStarkes axiales Magnetfeld + schwacher elektrischer Quadrupol. Drei Eigenbewegungen: schnelle Zyklotron- ν₊, langsame Magnetron- ν₋, axiale ν_z; ν₊ + ν₋ = ν_c = qB/(2πm) liefert die Masse.
Zylindrische Penning-FalleGleiches Prinzip mit gestapelten offenen Zylindern: einfache Injektion und Ejektion; Korrekturelektroden machen das Potential harmonisch. Reinigungs- und Präzisionsfallen (z. B. JYFLTRAP).
Paul-Falle (RF)Nur ein oszillierender (RF) elektrischer Quadrupol: die Kraft wechselt schneller als das Ion entweichen kann und mittelt sich zu einem einschließenden Pseudopotential (Mathieu-Stabilität).
Lineare Paul-Falle / RFQVier Stäbe mit RF schließen radial ein (Querschnitt); DC-Endelektroden axial. Mit Puffergas kühlt und bündelt sie den Strahl — der Kühler-Buncher vor jeder Falle.
MR-TOF-MassenspektrometerZwei elektrostatische Spiegel falten Kilometer Flugweg auf einen Meter: TOF ∝ √(m/q), Auflösungsvermögen über 10⁵ in Millisekunden; auch ein schneller Isobarenseparator.
SpeicherringDipolmagnete lenken ab, Quadrupole fokussieren die umlaufenden Ionen; die Umlauffrequenz liefert m/q (isochrone oder Schottky-Massenspektrometrie), sogar für ein einzelnes Ion.
Elektronenstrahl-Ionenfalle (EBIT)Ein dichter Elektronenstrahl ionisiert schrittweise und hält die Ionen radial durch seine Raumladung; Driftröhrenpotentiale fangen axial — Quelle hochgeladener Ionen.
OrbitrapIonen kreisen um eine Spindelelektrode und schwingen entlang dieser mit ω_z = √(k·q/m); die Fourier-Transformation des Spiegelstroms liefert das Massenspektrum.
Magneto-optische Falle (MOT)Sechs rotverstimmte Laserstrahlen bremsen neutrale Atome durch Dopplerkühlung; ein Anti-Helmholtz-Quadrupolfeld lässt die Streukraft zur Mitte zeigen — Wolken bei µK.
Optische Pinzette / DipolfalleEin stark fokussierter, weit verstimmter Laserstrahl induziert einen Dipol, der ins Intensitätsmaximum gezogen wird (optische Dipolkraft): einzelne Atome im Fokus, Arrays für Quantensimulation.

Exotische N = Z-Kerne bis ¹⁰⁰Sn — MASSPASS #

Projekt der Academy Research Fellowship (Leitung). Massenmessungen exotischer N = Z-Kerne und ihrer Nachbarn bis ¹⁰⁰Sn an IGISOL (Jyväskylä) und RIKEN (Japan): Schalenentwicklung hin zum schwersten selbstkonjugierten doppelt magischen Kern und kernphysikalische Eingangsdaten für den rp-Prozess. Projektseite

4 Literatureinträge

  • S. Ayet San Andrés et al. (Super-FRS Experiment Collaboration), Direct mass measurement of ⁹¹Rh and ⁸⁹Ru and mid-shell trend of the one-proton separation energies for N = Z + 1 nuclei, Phys. Rev. C 114, 034311 (2026)
    Alle Autoren (82)

    Samuel Ayet San Andrés; Meetika Narang; Gabriella Kripkó-Koncz; Zhuang Ge; Nived Keeppalli; Daler Amanbayev; Wolfgang R. Plaß; Timo Dickel; Emma Haettner; Christine Hornung; Nicolas Hubbard; Anu Kankainen; Debodyuti Kar; Kriti Mahajan; Israel Mardor; Ali Mollaebrahimi; David J. Morrissey; Christoph Scheidenberger; Makar Simonov; Nazarena Tortorelli; Jianwei Zhao; Jasmiina Ahokas; Alejandro Algora; Faraz Amjad; Juha Äystö; Soumya Bagchi; Martin Bajzek; Sönke Beck; Olga Beliuskina; Julian Bergmann; Andrey Blazhev; Jeroen Peter Bormans; Ziga Brencic; Volha Charviakova; Paul Constantin; Justus Eder; Tommi Eronen; Martina Feijoo-Fontán; Hans Geissel; Simeon Glöckner; Pablo Gonzalez Rusell; Magdalena Górska; Antia Graña-González; Florian Greiner; Lizzy Gröf; Jan Hetzel; Nasser Kalantar-Nayestanaki; Annesha Karmakar; Luke Kilmartin; Ronja Knöbel; Daria Kostyleva; Natalia Kuzminchuk; Ivan Mukha; Tobias Murböck; Dimitrii Nesterenko; David Ondreka; Zygmunt Patyk; Aaron Pieper; Stephane Pietri; Ilkka Pohjalainen; Rinku Prajapat; Martha Reece; Moritz Pascal Reiter; Mikael Reponen; Elena Rocco; Jose Luis Rodríguez-Sánchez; Pratap Roy; Suraj Kumar Singh; Peter Spiller; Jens Stadlmann; Alexandru State; Ionut C. Stefanescu; Yoshiki K. Tanaka; Matjaž Vencelj; Ville Virtanen; Helmut Weick; Leonard Welde; Heinrich Wilsenach; Kathrin Wimmer; Jan Wirtz; Jiajun Yu; for the Super-FRS Experiment Collaboration

    Quelle der Autorenliste
  • G. Kripkó-Koncz et al., Direct mass measurement of ⁹³Pd and implications for the isomer structures in ⁹⁴Ag, Phys. Rev. Research 7, L042022 (2025)
    Alle Autoren (59)

    Gabriella Kripkó-Koncz; Wolfgang R. Plaß; Irene Dedes; Duy Duc Dao; Timo Dickel; Christine Hornung; Daler Amanbayev; Samuel Ayet San Andrés; Sönke Beck; Julian Bergmann; Andrey Blazhev; Jerzy Dudek; Hans Geissel; Emma Haettner; Nasser Kalantar-Nayestanaki; Israel Mardor; Ivan Miskun; Ali Mollaebrahimi; Xavier Mougeot; Ivan Mukha; Frédéric Nowacki; Christoph Scheidenberger; Juha Äystö; Soumya Bagchi; Dimiter L. Balabanski; Andrzej Baran; Žiga Brenčič; Volha Charviakova; Paul Constantin; Masoumeh Dehghan; Abdelghafar Gaamouci; Zhuang Ge; Magdalena Górska; Lizzy Gröf; Oscar Hall; Muhsin N. Harakeh; Jan-Paul Hucka; Anu Kankainen; Ronja Knöbel; Daria A. Kostyleva; Natalia Kurkova; Natalia Kuzminchuk; Dragos Nichita; Zygmunt Patyk; Stephane Pietri; Sivaji Purushothaman; Moritz Pascal Reiter; Mikael Reponen; Heidi Roesch; Anamaria Spătaru; Goran Stanic; Alexandru State; Yoshiki K. Tanaka; Matjaž Vencelj; Helmut Weick; Jie Yang; Mikhail I. Yavor; Jianwei Zhao; for the Super-FRS Experiment Collaboration

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., High-precision mass measurements of neutron-deficient silver isotopes probe the robustness of the N = 50 shell closure, Phys. Rev. Lett. 133, 132503 (2024) · arXiv:2401.07976
    Alle Autoren (38)

    Zhuang Ge; Mikael Reponen; Tommi Eronen; Baishan Hu; Markus Kortelainen; Anu Kankainen; Iain Moore; Dmitrii Nesterenko; Cenxi Yuan; Olga Beliuskina; Laetitia Cañete; Ruben de Groote; Clément Delafosse; Timo Dickel; Antoine de Roubin; Sarina Geldhof; Wouter Gins; Jason D. Holt; Marjut Hukkanen; Arthur Jaries; Ari Jokinen; Ágota Koszorús; Gabriella Kripkó-Koncz; Sonja Kujanpää; Yi Hua Lam; Stylianos Nikas; Alejandro Ortiz-Cortes; Heikki Penttilä; Daniel Pitman-Weymouth; Wolfgang Plaß; Ilkka Pohjalainen; Andrea Raggio; Sami Rinta-Antila; Jorge Romero; Marek Stryjczyk; Markus Vilen; Ville Virtanen; Alexandra Zadvornaya

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge, Q. Wang, M. Wang, T. Uesaka, Study of mass-measurement method for N = Z nuclei with isochronous mass spectrometry, Nucl. Phys. Rev. 36, 294 (2019)
    Alle Autoren (4)

    Zhuang Ge; Qian Wang; Meng Wang; Tomohiro Uesaka

    Quelle der Autorenliste

Q-Werte zur Bestimmung der Neutrinomasse #

Direkte Penning-Fallen-Messungen von Zerfallsenergien (Q-Werten) identifizieren β⁻- und Elektroneneinfang-Übergänge mit extrem kleinem Q-Wert für zukünftige direkte Neutrinomassen-Experimente und schließen ungeeignete Kandidaten aus.

11 Literatureinträge

  • Z. Ge et al., Precise determination of electron-capture Q value of ¹¹³Sn decay related to electron neutrino mass measurements, Phys. Rev. C 114, 035501 (2026) · arXiv:2604.03410 — QEC = 1039.25(19) keV
    Alle Autoren (18)

    Zhuang Ge; Tommi Eronen; Vasile Alin Sevestrean; Ovidiu Niţescu; Sabin Stoica; Marlom Ramalho; Jouni Suhonen; Anu Kankainen; Marjut Hukkanen; Arthur Jaries; Ari Jokinen; Joel Kostensalo; Jenni Kotila; Maxime Mougeot; Iain D. Moore; Wirunchana Rattanasakuldilok; Jouni Ruotsalainen; Marek Stryjczyk

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., High-precision direct decay energy measurements of the electron-capture decay of ⁹⁷Tc, Phys. Rev. C 112, 035501 (2025) · arXiv:2502.04490 — QEC = 324.82(21) keV
    Alle Autoren (30)

    Zhuang Ge; Tommi Eronen; Vasile Alin Sevestrean; Marlom Ramalho; Ovidiu Niţescu; Stefan Ghinescu; Sabin Stoica; Jouni Suhonen; Antoine de Roubin; Dmitrii Nesterenko; Anu Kankainen; Pauline Ascher; Samuel Ayet San Andres; Olga Beliuskina; Pierre Delahaye; Mathieu Flayol; Mathias Gerbaux; Stéphane Grévy; Marjut Hukkanen; Arthur Jaries; Ari Jokinen; Audric Husson; Daid Kahl; Joel Kostensalo; Jenni Kotila; Iain Moore; Stylianos Nikas; Jouni Ruotsalainen; Marek Stryjczyk; Ville Virtanen

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., High-precision measurements of the atomic mass and electron-capture decay Q value of ⁹⁵Tc, Phys. Lett. B 859, 139094 (2024) · arXiv:2406.05273
    Alle Autoren (28)

    Zhuang Ge; Tommi Eronen; Vasile Alin Sevestrean; Ovidiu Niţescu; Sabin Stoica; Marlom Ramalho; Jouni Suhonen; Antoine de Roubin; Dmitrii Nesterenko; Anu Kankainen; Pauline Ascher; Samuel Ayet San Andres; Olga Beliuskina; Pierre Delahaye; Mathieu Flayol; Mathias Gerbaux; Stéphane Grévy; Marjut Hukkanen; Arthur Jaries; Ari Jokinen; Audric Husson; Daid Kahl; Joel Kostensalo; Jenni Kotila; Iain Moore; Stylianos Nikas; Marek Stryjczyk; Ville Virtanen

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., Direct high-precision measurement of the mass difference of ⁷⁷As–⁷⁷Se related to neutrino mass determination, Eur. Phys. J. A 60, 104 (2024) · arXiv:2401.15242
    Alle Autoren (23)

    Z. Ge; T. Eronen; M. Ramalho; A. de Roubin; D. A. Nesterenko; A. Kankainen; O. Beliuskina; R. de Groote; S. Geldhof; W. Gins; M. Hukkanen; A. Jokinen; Á. Koszorús; J. Kotila; J. Kostensalo; I. D. Moore; P. Pirinen; A. Raggio; S. Rinta-Antila; V. A. Sevestrean; J. Suhonen; V. Virtanen; A. Zadvornaya

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., β⁻ decay Q-value measurement of ¹³⁶Cs and its implications for neutrino studies, Phys. Rev. C 108, 045502 (2023) · arXiv:2306.04604
    Alle Autoren (24)

    Z. Ge; T. Eronen; A. de Roubin; M. Ramalho; J. Kostensalo; J. Kotila; J. Suhonen; D. A. Nesterenko; A. Kankainen; P. Ascher; O. Beliuskina; M. Flayol; M. Gerbaux; S. Grévy; M. Hukkanen; A. Husson; A. Jaries; A. Jokinen; I. D. Moore; P. Pirinen; J. Romero; M. Stryjczyk; V. Virtanen; A. Zadvornaya

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., Direct determination of the atomic mass difference of the pairs ⁷⁶As–⁷⁶Se and ¹⁵⁵Tb–¹⁵⁵Gd rules out ⁷⁶As and ¹⁵⁵Tb as possible candidates for electron (anti)neutrino mass measurements, Phys. Rev. C 106, 015502 (2022) · arXiv:2202.07656
    Alle Autoren (22)

    Z. Ge; T. Eronen; A. de Roubin; J. Kostensalo; J. Suhonen; D. A. Nesterenko; O. Beliuskina; R. de Groote; C. Delafosse; S. Geldhof; W. Gins; M. Hukkanen; A. Jokinen; A. Kankainen; J. Kotila; Á. Koszorús; I. D. Moore; A. Raggio; S. Rinta-Antila; V. Virtanen; A. P. Weaver; A. Zadvornaya

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., High-precision electron-capture Q value measurement of ¹¹¹In for electron-neutrino mass determination, Phys. Lett. B 832, 137226 (2022) · arXiv:2201.12573
    Alle Autoren (15)

    Z. Ge; T. Eronen; A. de Roubin; K.S. Tyrin; L. Canete; S. Geldhof; A. Jokinen; A. Kankainen; J. Kostensalo; J. Kotila; M.I. Krivoruchenko; I.D. Moore; D.A. Nesterenko; J. Suhonen; M. Vilén

    Quelle der Autorenliste
  • M. Ramalho, Z. Ge et al., Observation of an ultralow-Q-value electron-capture channel decaying to ⁷⁵As via a high-precision mass measurement, Phys. Rev. C 106, 015501 (2022) · arXiv:2203.00457
    Alle Autoren (13)

    M. Ramalho; Z. Ge; T. Eronen; D. A. Nesterenko; J. Jaatinen; A. Jokinen; A. Kankainen; J. Kostensalo; J. Kotila; M. I. Krivoruchenko; J. Suhonen; K. S. Tyrin; V. Virtanen

    Quelle der Autorenliste
  • T. Eronen, Z. Ge et al., High-precision measurement of a low Q value for allowed β⁻ decay of ¹³¹I related to neutrino mass determination, Phys. Lett. B 830, 137135 (2022)
    Alle Autoren (17)

    T. Eronen; Z. Ge; A. de Roubin; M. Ramalho; J. Kostensalo; J. Kotila; O. Beliushkina; C. Delafosse; S. Geldhof; W. Gins; M. Hukkanen; A. Jokinen; A. Kankainen; I.D. Moore; D.A. Nesterenko; M. Stryjczyk; J. Suhonen

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., ¹⁵⁹Dy electron-capture: a new candidate for neutrino mass determination, Phys. Rev. Lett. 127, 272301 (2021) · arXiv:2106.06626
    Alle Autoren (24)

    Z. Ge; T. Eronen; K. S. Tyrin; J. Kotila; J. Kostensalo; D. A. Nesterenko; O. Beliuskina; R. de Groote; A. de Roubin; S. Geldhof; W. Gins; M. Hukkanen; A. Jokinen; A. Kankainen; Á. Koszorús; M. I. Krivoruchenko; S. Kujanpää; I. D. Moore; A. Raggio; S. Rinta-Antila; J. Suhonen; V. Virtanen; A. P. Weaver; A. Zadvornaya

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., Direct measurement of the mass difference of ⁷²As–⁷²Ge rules out ⁷²As as a promising β-decay candidate to determine the neutrino mass, Phys. Rev. C 103, 065502 (2021) · arXiv:2103.08729
    Alle Autoren (21)

    Z. Ge; T. Eronen; A. de Roubin; D. A. Nesterenko; M. Hukkanen; O. Beliuskina; R. de Groote; S. Geldhof; W. Gins; A. Kankainen; Á. Koszorús; J. Kotila; J. Kostensalo; I. D. Moore; A. Raggio; S. Rinta-Antila; J. Suhonen; V. Virtanen; A. P. Weaver; A. Zadvornaya; A. Jokinen

    Quelle der Autorenliste

Atommassen für Isotopieverschiebungs-Studien #

1 Literatureinträge

Speicherringe, MR-TOF und MCP-Detektoren #

Promotion am RIKEN Rare-RI Ring: Identifikation von Sekundärionen für isochrone Massenmessungen sowie zeit- und ortsauflösende Mikrokanalplatten-Detektoren (MCP). Später MR-TOF-Spektrometer an IGISOL und am FRS Ion Catcher der GSI sowie Detektorkonzepte für HIAF.

7 Literatureinträge

  • V. A. Virtanen et al., High-resolution multi-reflection time-of-flight mass spectrometer for exotic nuclei at IGISOL, Nucl. Instrum. Methods A 1088, 171513 (2026)
    Alle Autoren (12)

    V.A. Virtanen; T. Eronen; A. Kankainen; O. Beliuskina; Z. Ge; R.P. de Groote; A. Jokinen; M. Mougeot; A. de Roubin; J. Ruotsalainen; J. Sarén; A. Takkinen

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge, Overview of high-performance timing and position-sensitive MCP detectors utilizing secondary electron emission for mass measurements of exotic nuclei at nuclear physics facilities, Sensors 24, 7261 (2024) — review
    Alle Autoren (1)

    Zhuang Ge

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge, Development of a large-area timing and position-sensitive foil-MCP detector for mass measurements at the Rare-RI Ring in RIKEN, arXiv preprint (2021) · arXiv:2106.08264
    Alle Autoren (1)

    Zhuang Ge

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., Development of mirror-type MCP detectors for mass measurements at the Rare-RI Ring, JPS Conf. Proc. 35, 011023 (2021)
    Alle Autoren (26)

    Zhuang Ge; Sarah Naimi; Daisuke Nagae; Yasushi Abe; Syunichiro Omika; Tomohiro Uesaka; Fumi Suzaki; Hongfu Li; Yoshitaka Yamaguchi; Masanori Wakasugi; Kiyoshi Wakayama; Takayuki Yamaguchi; Akira Ozawa; Hiroki Arakawa; Kumi Inomata; Takaaki Kobayashi; Kunimitsu Nishimuro; Shinji Suzuki; Tetsuaki Moriguchi; Daiki Kamioka; Momo Mukai; Masamichi Amano; Atsushi Kitagawa; Shinji Sato; Giuseppe Lorusso; Yasushige Yano

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., Scheme of high-resolution identification and selection of secondary ions for mass measurements with the Rare-RI Ring, Hyperfine Interact. 240, 92 (2019)
    Alle Autoren (25)

    Zhuang Ge; Tomohiro Uesaka; Sarah Naimi; Daisuke Nagae; Yasushi Abe; Syunichiro Omika; Fumi Suzaki; Takayuki Yamaguchi; Yoshitaka Yamaguchi; Masanori Wakusugi; Hongfu Li; Kiyoshi Wakayama; Hiroki Arakawa; Kumi Inomata; Kunimitsu Nishimuro; Takaaki Kobayashi; Akira Ozawa; Shun Hosoi; Yasuto Inada; Shinji Suzuki; Tetsuaki Moriguchi; Momo Mukai; Masamichi Amano; Daiki Kamioka; Yasushige Yano

    Quelle der Autorenliste
  • J.-H. Liu, Z. Ge et al., Electrostatic-lenses position-sensitive TOF MCP detector for beam diagnostics and new scheme for mass measurements at HIAF, Nucl. Sci. Tech. 30, 152 (2019) · arXiv:2105.14551
    Alle Autoren (10)

    Jun-Hao Liu; Zhuang Ge; Qian Wang; Geng Wang; Li-Na Sheng; Wen-Wen Ge; Xing Xu; Peng Shuai; Qi Zeng; Bo Wu

    Quelle der Autorenliste
  • Z. Ge et al., Timing performance of a mirror-type MCP detector for mass measurements at the Rare RI Ring, RIKEN Accel. Prog. Rep. 51, 152 (2018)
    Alle Autoren (21)

    Z. Ge; S. Naimi; D. Nagae; Y. Abe; S. Omika; F. Suzaki; H. F. Li; T. Uesaka; Y. Yamaguchi; M. Wakasugi; T. Yamaguchi; N. Tadano; K. Wakayama; A. Ozawa; S. Suzuki; T. Moriguchi; H. Arakawa; K. Inomata; T. Kobayashi; G. Lorusso; Y. Yano

    Quelle der Autorenliste

Ionenoptik-Design #

Ionenoptisches Design von Strahlführungen, Speicherringen und Fallenaufbauten: die Injektionsionenoptik des RIKEN Rare-RI Ring, Simulationsstudien isochroner Massenmessungen und heute RFQ-, MR-TOF- und Penning-Fallen-Strahlführungen mit SIMION.

Kernphysik #

  • Schalenentwicklung und magische Zahlen fern der Stabilität – N = Z-Kerne bis ¹⁰⁰Sn
  • Isospinsymmetrie, Spiegelkerne und Coulomb-Verschiebungsenergien
  • Separationsenergien, Paarung und Isomere aus präzisen Massen
  • Q-Werte seltener Zerfälle für die Neutrinophysik

Nukleare Astrophysik #

  • Massen an Wartepunkten des rp- und νp-Prozesses nahe N = Z
  • Massen neutronenreicher Kerne für r-Prozess-Netzwerkrechnungen
  • Kernphysikalische Eingaben für Röntgenbursts und den Ursprung der Elemente

Wissenschaftlicher Hintergrund #

Penningfallen-Massenspektrometrie. Ein Ion der Ladung q und Masse m in einem starken Magnetfeld B und einem schwachen elektrostatischen Quadrupolpotential führt drei Eigenbewegungen aus; die Summe aus reduzierter Zyklotron- und Magnetronfrequenz ist in sehr guter Näherung die freie Zyklotronfrequenz νc = qB/(2πm). Der Vergleich von νc des Ions mit dem eines Referenzions bekannter Masse eliminiert das Magnetfeld; die Masse folgt aus einem Frequenzverhältnis. An JYFLTRAP reinigt eine erste Falle das Ionenpaket durch Puffergaskühlung, eine zweite führt die Messung durch; für kurzlebige Kerne sind relative Unsicherheiten von 10−8 und besser erreichbar. Bei der Flugzeit-Ionenzyklotronresonanz (TOF-ICR) wird die Anregungsfrequenz durchgestimmt, und die Resonanz zeigt sich als Minimum der Flugzeit zum Detektor; bei der Phasenabbildung (PI-ICR) wird die in fester Zeit akkumulierte radiale Phase auf einen ortsempfindlichen Detektor projiziert, was ein höheres Auflösungsvermögen liefert und niedrig liegende Isomere trennt.

Multireflexions-Flugzeit-Massenspektrometrie (MR-TOF). Die Ionen werden zwischen zwei elektrostatischen Spiegeln vielfach reflektiert, wodurch sich die Flugstrecke in einem kompakten Gerät auf hunderte Meter verlängert. Das Auflösungsvermögen R = m/Δm = t/(2Δt) wächst mit der Flugzeit, sodass Isobare innerhalb von Millisekunden trennbar werden; das Gerät dient als Isobarentrenner, Massenspektrometer und Strahldiagnose. Kalibriert wird mit Referenzionen, da m/q proportional zu (t − t0)2 ist.

Zerfallsenergien und Neutrinomasse. Der Q-Wert eines β⁻-Zerfalls oder Elektroneneinfangs ist die Differenz der Atommassen von Mutter- und Tochterkern, Q = [M(Mutter) − M(Tochter)]c2. Direkte Neutrinomassen-Experimente analysieren den Bereich nahe dem Endpunkt des Spektrums, wo ein sehr kleiner Q-Wert die Empfindlichkeit erhöht. Penningfallen-Messungen von Q mit Unsicherheiten unter 1 keV finden solche Übergänge mit ultrakleinem Q und schließen ungeeignete Kandidaten aus.

Kernstruktur. Aus Massen abgeleitete Bindungsenergien zeigen Schalenabschlüsse (Abfall der Zwei-Neutronen-Separationsenergie nach einer magischen Zahl), Paarung (Ungerade-gerade-Staffelung) und die zusätzliche Bindung von N = Z-Kernen; Spiegelkerne prüfen die Isospinsymmetrie über Coulomb-Verschiebungsenergien. ¹⁰⁰Sn ist der schwerste selbstkonjugierte Kern, der als doppelt magisch erwartet wird.

Nukleare Astrophysik. In Röntgenausbrüchen und im νp-Prozess verläuft der Reaktionsfluss nahe der Protonen-Abbruchkante und wartet an Kernen mit kleinem Protoneneinfang-Q-Wert; im r-Prozess legen die Neutronen-Separationsenergien den Pfad des Neutroneneinfangs fest. Massen sind daher zentrale Kernphysik-Eingangsdaten für die Herkunft der Elemente; siehe das Panel Periodensystem & Herkunft der Elemente .

Isotopieverschiebungen. In der Laserspektroskopie von Isotopenketten benötigt die Massenverschiebung genaue Atommassen; sie verringern die Unsicherheit der aus den gemessenen Verschiebungen extrahierten Ladungsradiendifferenzen.