Yrast

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Die Yrast-Linie (yrast: Superlativ von schwedisch yr = etwa „schwindlig“, als Anspielung auf großen Drehimpuls[1]) gibt in der Kernphysik für einen Atomkern in Abhängigkeit vom Drehimpuls des Kerns die geringste Anregungsenergie an, die ein Zustand (der Yrast-Zustand) mit diesem Drehimpuls haben kann. Ist ein Kern durch kollektive Rotation hoch angeregt, gibt er seine Energie durch eine Serie von Übergängen ab, die zunächst durch Nukleonen-Emission auf die Yrast-Linie zustreben und sie dann nicht mehr verlassen (Yrast-Kaskade), während die Energie und der Drehimpuls schrittweise überwiegend über Gammastrahlen abgegeben werden. Solche Kerne werden deshalb meist mit Gammaspektroskopie beobachtet. Trotz der hohen Anregungsenergie sind die Kerne im yrast-Zustand „kalt“, da ihre Energie fast vollständig in der Rotationsenergie E_{rot}=\frac {I (I+1) \hbar^2}{2J} (mit dem Drehimpuls  I und dem Trägheitsmoment des Kerns  J) steckt.

Yrast-Zustände geben die Möglichkeit, Kernmaterie unter extremen Bedingungen mit hohen Zentrifugal- und Corioliskräften zu studieren. Zum Beispiel können Trägheitskräfte die Nukleonenpaarungen aufbrechen, so dass der Kern deformiert wird und sein Trägheitsmoment sich ändert. Neben dem Yrast-Zustand selbst liefern auch dessen angeregte Zustände, darunter kollektive Anregungen, Informationen über den Kern.

Die Benennung entstand in den 1960er Jahren, als es möglich wurde, in Schwerionenexperimenten Kerne mit Drehimpulsen zum Beipiel bis in den Bereich von 70 \hbar anzuregen.[2] Der bei den peripheren Stössen der Schwerionen gebildete Compoundkern mit hohem Drehimpuls gab seine Anregungsenergie durch Gammastrahlungs-Kaskaden ab, wobei in den einzelnen Schritten über Gammaquanten jeweils ein oder zwei Drehimpulseinheiten abgeführt werden. Es gibt aber auch andere Zerfallsarten (wie Alpha-Zerfall); bei hohen Drehimpulsen kann die Deformation der Kerne bis zur Spaltung führen.

Literatur[Bearbeiten]

  • Theo Mayer-Kuckuk Kernphysik – Eine Einführung, 7. Auflage Teubner Stuttgart, Seite 224 f.
  • Sven Bjørnholm: Kernstruktur bei hohen Drehimpulsen, Physikalische Blätter, Band 34, Dezember 1978, S. 672–680, Online

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Bohr, Mottelson: Nuclear Structure, Band 2, S. 41
  2. Bohr/Mottelson zitieren in diesem Zusammenhang J. Robb Grover, Shell-Model Calculations of the Lowest-Energy Nuclear Excited States of Very High Angular Momentum, Phys. Rev. 157, 1967, 832, Abstract