First direct mass measurements on nobelium and lawrencium with the Penning trap mass spectrometer SHIPTRAP

Das Penningfallen-Massenspektrometer SHIPTRAP wurde gebaut um HochprÄazi-rnsionsmassenmessungen an schweren Radionukliden durchzufÄuhren, die in Fusions-rnreaktionen produziert und vom Geschwindigkeitsfilter SHIP vom Primärstrahl sepa-rnriert werden. Es besteht aus einer Gaszelle zur Abbremsung der hochenergetis-rnchen Reaktionsprodukte, einem RFQ-Kühler und Buncher zur Kühlung und Akku-rnmulation der Ionen und einem Doppel-Penningfallen-System um Massenmessungenrndurchzuführen. Die Masse wird durch die Messungen der Zyklotronfrequenz desrnentsprechenden Ions in einem starken homogenen Magnetfeld bestimmt. Diese Fre-rnquenz wird mit der Frequenz eines wohlbekannten Referenzions verglichen. Mitrndieser Methode können relative Fehler in der Größenordnung von 10^-8 erreicht werden. Kürzlich konnten die Massen der Nobeliumisotope 252-254No (Z=102) und desrnLawrenciumisotops 255Lr (Z=103) erstmals erfolgreich gemessen werden. Dies warenrndie ersten direkten Massenmessungen an Transuranen. Die Produktionrate dieserrnAtome lag bei etwa eins pro Sekunde und weniger. Die Ergebnisse der Massenmes-rnsungen an Nobelium bestätigen die früheren Massenwerte, die aus Q_alpha-Messungenrnabgeleitet wurden. Im Fall von 255Lr wurde der Massenexzess, der bis dahin nur ausrnsystematischen Trends abgeschätzt wurde, zum ersten Mal direkt bestimmt. DiesernErgebnisse sind ein erster Schritt für die an SHIPTRAP geplante Erforschung derrnRegion der Transurane. Das Hauptziel ist hierbei die Bestimmung der Endpunkternder alpha-Zerfallsketten, die in superschweren Elementen in der Nähe der vorhergesagtenrnStabilitätsinsel ihren Ursprung nehmen.

The Penning trap mass spectrometer SHIPTRAP at GSI Darmstadt was set up forrnhigh-precision mass measurements of heavy radionuclides produced in fusion evap-rnoration reactions and separated from the primary beam by the velocity filter SHIP.rnIt consists of a gas stopping cell for the deceleration of the high energetic reactionrnproducts, an RFQ cooler and buncher for cooling and accumulation of the ions,rnand a double Penning trap system to perform mass measurements. The mass isrndetermined by measuring the cyclotron frequency of the ion of interest in a strongrnhomogeneous magnetic field and comparing it to the frequency of a well-known reference ion. With this method relative uncertainties in the order of 10^-8 can bernachieved. Recently, mass measurements of the three nobelium isotopes 252-254Norn(Z=102) and the lawrencium isotope 255Lr (Z=103) were performed successfully.rnThese were the first direct mass measurements of transuranium elements ever performed. The production rate of the atoms of interest was about one per second orrnless. The results of the measurements on nobelium confirm the previous mass valuesrnwhich were deduced from Q_alpha values. In the case of 255Lr the mass excess value,rnwhich was previously only estimated from systematic trends, was for the first timerndirectly measured. These results mark the first step in the exploration of the regionrnof transuranium elements which is planned at SHIPTRAP. The main objective is tornfix the endpoints of alpha decay chains which are originating from superheavy elementsrnclose to the predicted island of stability.