Altersbestimmung von Wasser mit atomoptischem Einzelatomnachweis 39Ar

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Die Messung seltener Radioisotope ist ein wichtiges Werkzeug in vielen Gebieten der Erdund Umweltforschung. Zur Datierung in der Ozeanographie und Hydrologie sind die Edelgasisotope 39Ar, 81Kr und 85Kr aufgrund ihrer konservativen geochemischen Eigenschaften besonders geeignet. Der Nachweis der Edelgastracer erweist sich aber als sehr schwierig, was vor allem durch die Seltenheit der Isotope begründet ist (z.B.40Ar:39Ar = 1015:1). In jüngerer Zeit wurde eine neue Methode zur Messung von seltenen Kr-Isotopen demonstriert: Atom Trap Trace Analysis (ATTA). Das Grundprinzip von ATTA besteht im isotopenselektiven Einfang von Atomen durch Laserkühlung in einer magneto-optischen Falle (MOT), in der einzelne Atome durch das Fluoreszenzlicht nachgewiesen und gezählt werden können. Im Gegensatz zu der alternativen Beschleunigermassenspektrometrie (AMS), die große Beschleunigeranlagen einsetzt, sind MOTs tabletop Laborgeräte, die heute von vielen atomphysikalischen Arbeitsgruppen betrieben werden. Neben den bereits demonstrierten Anwendungen von ATTA zur Messung von 41Ca und 81Kr hat die Methode ein unabsehbares Potential in der allgemeinen Spuren-Isotopenanalytik. Insbesondere eröffnet die hier geplante Implementierung für das Isotop 39Ar das für die Altersdatierung von Wasser äußerst interessante Zeitfenster der letzten 1000 Jahre – eine typische Zeitskala von Grundwasser- und Meeresströmungen in der kein alternativer Tracer existiert. Durch Kombination von 39Ar Datierung mittels ATTA und Edelgastemperaturen aus Grundwasser wird eine präzise Temperaturrekonstruktion für diesen Zeitraum angestrebt.