ISBN 978-3-8439-1938-8

978-3-8439-1938-8, Reihe Physik

Moritz Pohl
The 152Sm(p,n) reaction and its astrophysical importance

138 Seiten, Dissertation Johann Wolfgang Goethe Universität Frankfurt/Main (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Verzweigungspunkte im Netzwerk der langsamen Neutroneneinfangprozesse sind ein Schwerpunkt der aktuellen Forschung im Gebiet der nuklearen Astrophysik. Für die Modellierung der Isotopenhäufigkeit und damit des Verständnisses der gesamten Nukleosynthese ist es unabdingbar, die Reaktionsraten und Verzweigungsverhältnisse zu kennen. Schwierigkeiten bei der Messung dieser treten beispielsweise auf, wenn die involvierten Isotope radioaktiv sind: Isotope mit einer kurzen Halbwertszeit eignen sich nicht für die Targetproduktion. Zudem können sich in stellaren Umgebungen angeregte und Grundzustände eines Isotopes in einem thermischen Gleichgewicht befinden. Da angeregte Zustände eine gegenüber dem Grundzustand abweichende Halbwertszeit haben können, führt dieses Gleichgewicht zu einer Änderung der Zerfallszeiten gegenüber nur im Grundzustand liegenden Isotopen, wie im Labor meist üblich. Der Verzweigungspunkt 152 Eu ist solch ein Fall.

Für beide Herausforderungen gibt es am s405 Experiment, durchgeführt am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, einen Lösungsansatz. Studiert wurde die Reaktion 152 Sm(p,n) 152 Eu in inverser Kinematik. Die Ausnutzung von inverser Kinematik erlaubt es, an Stelle radioaktiver Targets radioaktive Strahlen zu nutzen.

Des Weiteren wird durch die Substitution des Elektroneneinfangprozesses durch eine Ladungsaustauschreaktion der eigentliche Zerfall umgedreht und vom Zerfallsprodukt ausgehend studiert. Dies hat den Vorteil, dass auf diesem Wege angeregte Zustandslevel des zu vermessenden Kerns bevölkert werden können. Eine Folge der Ladungsaustauschreaktion ist die Emission von niederenergetischen Neutronen in großem Winkel relativ zum Target. Um diese zu messen wurde ein neuer Detektor, LENA, entwickelt und das erste mal unter vollen experimentellen Bedingungen getestet.