First Penning-trap mass measurement in the millisecond half-life range: the exotic halo nucleus 11Li

In this letter, we report a new mass for $^{11}$Li using the trapping experiment TITAN at TRIUMF's ISAC facility. This is by far the shortest-lived nuclide, $t_{1/2} = 8.8 \rm{ms}$, for which a mass measurement has ever been performed with a Penning trap. Combined with our mass measurements of $^{8,9}$Li we derive a new two-neutron separation energy of 369.15(65) keV: a factor of seven more precise than the best previous value. This new value is a critical ingredient for the determination of the halo charge radius from isotope-shift measurements. We also report results from state-of-the-art atomic-physics calculations using the new mass and extract a new charge radius for $^{11}$Li. This result is a remarkable confluence of nuclear and atomic physics.Comment: Formatted for submission to PR

First direct mass-measurement of the two-neutron halo nucleus 6He and improved mass for the four-neutron halo 8He

The first direct mass-measurement of $^{6}$He has been performed with the TITAN Penning trap mass spectrometer at the ISAC facility. In addition, the mass of $^{8}$He was determined with improved precision over our previous measurement. The obtained masses are $m$($^{6}$He) = 6.018 885 883(57) u and $m$($^{8}$He) = 8.033 934 44(11) u. The $^{6}$He value shows a deviation from the literature of 4$\sigma$. With these new mass values and the previously measured atomic isotope shifts we obtain charge radii of 2.060(8) fm and 1.959(16) fm for $^{6}$He and $^{8}$He respectively. We present a detailed comparison to nuclear theory for $^6$He, including new hyperspherical harmonics results. A correlation plot of the point-proton radius with the two-neutron separation energy demonstrates clearly the importance of three-nucleon forces.Comment: 4 pages, 2 figure

TITAN's Digital RFQ Ion Beam Cooler and Buncher, Operation and Performance

We present a description of the Radio Frequency Quadrupole (RFQ) ion trap built as part of the TITAN facility. It consists of a gas-filled, segmented, linear Paul trap and is the first stage of the TITAN setup with the purpose of cooling and bunching radioactive ion beams delivered from ISAC-TRIUMF. This is the first such device to be driven digitally, i.e., using a high voltage ($V_{pp} = \rm{400 \, V}$), wide bandwidth ($0.2 < f < 1.2 \, \rm{MHz}$) square-wave as compared to the typical sinusoidal wave form. Results from the commissioning of the device as well as systematic studies with stable and radioactive ions are presented including efficiency measurements with stable $^{133}$Cs and radioactive $^{124, 126}$Cs. A novel and unique mode of operation of this device is also demonstrated where the cooled ion bunches are extracted in reverse mode, i.e., in the same direction as previously injected.Comment: 34 pages, 17 figure

Off-line commissioning of a non-destructive FT-ICR detection system for monitoring the ion concentration in the KATRIN beamline

Jüngst haben Neutrinooszillationen die Existenz von massiven Neutrinos bewiesen. Seitdem ist die Messung der Ruhemasse der Neutrinos von gross em Interesse. Das Ziel des Karlsruher Tritium Neutrino Experiments (KATRIN) ist es, die Ruhemasse des Anti-Elektron-Neutrinos mit einer Empfindlichkeit von 0,2,eV in einem Konfidenzintervall von 95$$ zu bestimmen. In der Strahlführung von KATRIN werden verschiedene positive Ionen (T$^+$, He$^+$, ($^3$HeT)$^+$, T$_2^+$)) durch $beta$-Zerfall und Ionisationsprozesse gebildet. Nachfolgend bilden sich über chemische Reaktionen T$_3^+$ , T$_5^+$ und gröss ere Cluster. Diese Kontaminationen werden überwiegend innerhalb des Transportabschnitts des Experiments entfernt. Zur Analyse des $beta$-Spektrums müssen die Existenz und die Konzentration dieser Kontaminationen bekannt sein. Zur Identifikation und Messung der Konzentration der Verunreinigungen werden zwei identische Penningfallensysteme, die die Fourier-Transform Ionen-Zyklotron-Resonanz (FT-IZR) Methode anwenden, in der Strahlführung von KATRIN installiert. Der Fokus der vorliegenden Arbeit liegt auf der Offline-Inbetriebnahme dieser Penningfallen. Ein Testaufbau, welcher es ermöglichte, eine dreipolige zylindrische Penningfalle und die zugehörige Elektronik innerhalb eines 4.7-T supraleitenden Magneten zu testen, wurde am Max-Planck-Institut fur Kernphysik in Heidelberg entwickelt und in Betrieb genommen. Teil der Charakterisierung sind Messungen der Kohärenzzeit der Ionenbewegung bei verschiedenen Drücken, die Ermittlung der Nachweisgrenze der getesteten Penningfalle und der Elektronik sowie eine Massenmessung zur Bestimmung der mit dieser Penningfalle erreichbaren Genauigkeit

Investigation of various excitation and detection schemes of stored ions in a Penning trap

Mit einem breitbandigem Fourier-Transformation Ionen-Zyklotron-Resonanz (FT-IZR) Massenspektrometer kann die Masse von Atomen und Molekülen in einem Bereich von einer bis hin zu einigen tausend atomaren Masseneinheiten bestimmt werden. Die Masse kann innerhalb einer kurzen Zeitdauer von ungefähr einer Sekunde mit einer Präzision von ca. 1ppm gemessen werden. Weiterhin können auch Ionensorten mit einer geringen Häufigkeit ab einigen tausend Ionen detektiert werden. In dieser Arbeit wird der Aufbau und die Charakterisierung eines FT-IZR Massenspektrometers präsentiert, welches am Max-Planck-Insitut für Kernphysik in Heidelberg installiert ist. Das Massenspektrometer ist gezielt konstruiert um grundlegende Untersuchungen zu Detektions- und Anregungsschemata durchzuführen. Dazu wurde ein neues FT-ICR Detektionssystem erfolgreich aufgebaut. Es werden Untersuchungen zur Wechselwirkung von Ein- und Zwei-Puls Quadrupol-Anregungsfeldern mit Lithium-Ionen präsentiert. Da für den Nachweis viele Ionen notwendig sind, spielen Coulombwechselwirkungen zwischen den gespeicherten Ionen eine bedeutende Rolle. Die beobachteten Phänomene, wie Abschirmung von Anregungsfeldern und Ion-Ion-Wechselwirkung, werden diskutiert. Um diese Effekte qualitativ zu verstehen, wurden Vielteilchensimulationen durchgeführt. Weiterhin wurde die Genauigkeit und Präzision des Massenspektrometers aus Frequenzverhältnismessungen bestimmt

RECENT REFERENCES: OCTOBER 1, 2005 TO DECEMBER 31, 2005

This document lists experimental references added to Nuclear Science References (NSR) during the period October 1, 2005 to December 31, 2005. The first section lists keynumbers and keywords sorted by mass and nuclide. The second section lists all references, ordered by keynumber