Dr. Daria Kostyleva erhält FAIR-GSI PhD Award 2021
20.01.2022 |
Mit dem FAIR-GSI PhD Award 2021 wurde Dr. Daria Kostyleva ausgezeichnet. Der Preis wurde vor Kurzem im Rahmen eines virtuellen Kolloquiums durch Professor Paolo Giubellino, Wissenschaftlicher Geschäftsführer von FAIR und GSI, und Daniel Sälzer, Geschäftsführer der Pfeiffer Vacuum GmbH, verliehen. Der jährlich ausgelobte Preis wird von Pfeiffer Vacuum gestiftet und ist mit 1000 Euro dotiert.
In ihrer Promotionsarbeit, die sie an der Justus-Liebig-Universität Gießen in der Arbeitsgruppe von Professor Christoph Scheidenberger anfertigte, hat Dr. Daria Kostyleva eine neuartige Experimentiermethode verwendet, die es erlaubt, Atomkerne an den Grenzen der Stabilität zu untersuchen und ihre innere Struktur sowie einige ihrer charakteristischen Eigenschaften wie Lebensdauer, Grundzustand und angeregte Niveaus zu studieren. Dazu wurden am Fragmentseparator FRS bei GSI aus einem relativistischen Schwerionenstrahl mittels Kernreaktionen sehr neutronenarme Argon-, Kalium- und Chlor-Isotope erzeugt, die extrem kurzlebig sind: einige von ihnen haben Lebensdauern von nur 10-12 Sekunden (das ist der billionste Teil einer Sekunde) oder sogar noch weniger.
Aufgrund der kurzen Lebensdauer zerfallen diese Atomkerne im Flug und emittieren dabei ein, zwei oder drei Protonen, wobei sie eine stabilere, langlebigere Konfiguration annehmen. Die Protonen können mit einer speziellen Detektoranordnung nachgewiesen werden, an deren Entwicklung Dr. Kostyleva beteiligt war. Erstmalig wurde mit dieser Experimentiermethode der Drei-Protonen-Zerfall eines Atomkerns nachgewiesen: an 31K, einem Kalium-Atom mit der Massenzahl 31, bestehend aus 19 Protonen und nur zwölf Neutronen. Ebenfalls zum ersten Mal gelang die Detektion einiger bis dahin unbekannter Isotope: 28Cl, 30Cl, 29Ar und des bereits genannten Nuklids 31K. Für andere Nuklide wurde die Zwei-Protonen-Radioaktivität beobachtet, ein besonderer Zerfallsmechanismus, der Anfang der 2000er Jahre bei GSI entdeckt worden ist. Für einige der untersuchten Kerne konnte sogar ein Niveauschema abgeleitet, also die innere Struktur, die sich unter diesen extremen Verhältnissen ausbildet, beschrieben werden.
Auch Halbwertszeiten, Bindungsenergien und eine Fülle von weiteren Informationen konnten in einem einzigen Experiment ermittelt werden. Diese Erkenntnisse sind besonders bemerkenswert, da die Experimente von Dr. Kostyleva bisher am weitesten über die sogenannte Protonen-Abbruchkante hinausreichen. Damit gewähren sie einen ersten Einblick in Bereiche jenseits der Kernstabilität und in neuartige Phänomene mit dem Potenzial, die bisherige Sicht auf die Struktur von Atomkernen zu verändern. Die Experimente eröffnen die Perspektive auf weitere Erkenntnisse über den Übergang von der ordnenden Wirkung der Kernkräfte in Atomkernen zu einem strukturlosen Gemenge von Nukleonen an der Abbruchkante. Auch der supraleitende Fragmentseparator (Super-FRS), der momentan an der internationalen FAIR-Anlage errichtet wird, wird hierzu tiefere Einblicke ermöglichen.
Der FAIR-GSI PhD Award wird jährlich für eine hervorragende Promotionsarbeit des vorangegangenen Jahres vergeben, die durch GSI im Rahmen der strategischen Partnerschaften mit den Universitäten in Darmstadt, Frankfurt, Gießen, Heidelberg, Jena, Mainz oder durch das Forschungs- und Entwicklungsprogramm gefördert wurde. Aktuell arbeiten im Rahmen der Graduiertenschule HGS-HIRe (Helmholtz Graduate School for Hadron and Ion Research) über 300 Doktorand*innen an Dissertationen mit Verbindung zu GSI und FAIR. Mit dem Sponsor des Preises, der Pfeiffer Vacuum GmbH, die Vakuumtechnik und -pumpen anbietet, verbindet GSI eine langjährige Partnerschaft. Vakuumlösungen von Pfeiffer Vacuum werden in den Anlagen von GSI seit Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. (CP)
