Nachweis von Beryllium-10 aus exotischen Zerfällen mit Hilfe von Beschleunigermassenspektrometrie (AMS)

Der Ein-Neutronen Halokern ¹¹Be geht über einen Beta-Minus-Zerfall in ¹¹B über (t_1/2 = 13,76 s). In seltenen Fällen jedoch erfolgt über eine anschließende Emission eines Protons die Umwandlung zu ¹⁰Be. Ziel dieser Studie ist es, das nach theoretischen Vorhersagen bei unter 10⁻⁷ liegende Verzweigungsverhältnis dieses raren Zerfallskanals zu messen. Mit Hilfe der Möglichkeiten der AMS zur Messung extrem niedriger Isotopenverhältnisse ist dies erstmalig experimentell gelungen und wurde zu 8,3(0,9) × 10⁻⁶ bestimmt [1].
Zur Bestimmung dieser Rate wurde an ISOLDE / CERN ein Strahl radioaktiver ¹¹Be Ionen produziert und in Kupfer-Targets implantiert. Daraus wurde chemisch Beryllium extrahiert und mittels AMS das Verhältnis ¹⁰Be/⁹Be bestimmt sowie die Menge des implantierten ¹⁰Be berechnet. Aufgrund des niedrigen Verzweigungsverhältnisses und der daraus resultierenden niedrigen Zahl von entstehenden ¹⁰Be-Atomen ist eine möglichst hohe Effizienz und niedriger Untergrund im ⁹Be-Trägermaterial [2] essentiell. Für die Datenanalyse wurde besonderes Augenmerk auf die Methodik der Produktion gelegt, um mögliche systematische Fehler ausschließen zu können.
[1] K. Riisager, et al., Phys. Lett. B 732 (2014) 305
[2] S. Merchel, et al., Nucl. Instr. and Meth. B 266 (2008) 4291