Projektbeschreibung
Mit neuem hochempfindlichen Verfahren die schwersten Elemente der Welt erforschen
Das EU-finanzierte Projekt LRC verfolgt das Ziel, ein neuartiges optisches Spektroskopieverfahren zu entwickeln, mit dem der völlig unerforschte atomare Aufbau der Übergangsmetalle, beginnend mit Element 103, Lawrencium, untersucht werden kann. Das Forschungsteam wird nach optischen Spektrallinien suchen, die bei der Suche nach superschweren Elementen im Universum als Fingerabdrücke dienen können. Die Spektrallinien werden stark von relativistischen und quantenelektrodynamischen Effekten beeinflusst und fungieren daher als Ankerpunkte für theoretische Berechnungen, die ebenfalls innerhalb dieses Projekts durchgeführt werden. Das im Rahmen des Projekts eingesetzte Laserresonanzchromatografie-Verfahren ist gegenüber den physikalisch-chemischen Eigenschaften unempfindlich und gegenüber den mit zunehmender Atomzahl abnehmenden Ausbeuten tolerant. Hier wird Untersuchungen der Atomstruktur der überschweren Elemente, insbesondere jener mit hitzebeständigen Eigenschaften jenseits von Lawrencium, der Weg bereitet.
Ziel
This project aims at developing a novel method of optical spectroscopy to study the wholly unexplored atomic structure of the superheavy transition metals, starting with element 103, lawrencium (Lr). My team will experimentally identify optical spectral lines that will serve as fingerprints in the search for superheavy elements in the universe. The spectral lines are strongly influenced by relativistic and quantum electrodynamic effects and thus will constitute powerful benchmarks for atomic modeling incorporated within this project. Furthermore, since the nuclear charge distribution influences the atomic structure, our experimental data will advance our understanding of the effects of nuclear shells and deformations on the stability of radionuclides at the top of the Segré chart.
While I recently opened up the atomic structure of element 102, nobelium, the new challenges faced are the refractory nature of the elements, which lay ahead, coupled with shorter half-lives and decreasing production yields. I propose to overcome these by developing an ultra-sensitive and fast Laser Resonance Chromatography (LRC) to set the new standard in optical spectroscopy. The LRC method combines the element selectivity and spectral precision of laser spectroscopy with cutting-edge technology of ion-mobility mass spectrometry. Based on high-accuracy atomic calculations, my team will optically probe the 1S0-3P1 ground-state transition in singly-charged 255Lr ions and record the distinct arrival times of the ions after passing a drift tube to identify the laser resonance signal. We will perform the experiments at leading in-flight facilities such as the GSI velocity filter SHIP and the new GANIL separator S3.
Crucially, the LRC method will be insensitive to physicochemical properties and tolerant of the decreasing yields with increasing atomic number. This paves the way for atomic structure studies of the superheavy elements, in particular, those of refractory nature beyond lawrencium.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
55122 Mainz
Deutschland