13,14B(n,γ) via Coulomb dissociation to constrain the astrophysical r-process

The subject of this thesis is the experimental investigation of the neutron-capture cross sections of the neutron-rich, short-lived boron isotopes 13B and 14B, as they are thought to influence the rapid neutron-capture p
The subject of this thesis is the experimental investigation of the neutron-capture cross sections of the neutron-rich, short-lived boron isotopes 13B and 14B, as they are thought to influence the rapid neutron-capture process (r process) nucleosynthesis in a neutrino-driven wind scenario.
The 13;14B(n,g)14;15B reactions were studied in inverse kinematics via Coulomb dissociation at the LAND/R3B setup (Reactions with Relativistic Radioactive Beams). A radioactive beam of 14;15B was produced via in-flight fragmentation and directed onto a lead-target at about 500 AMeV. The neutron breakup of the projectile within the electromagnetic field of the target nucleus was investigated in a kinematically complete measurement. All outgoing reaction products were detected and analyzed in order to reconstruct the excitation energy.
The differential Coulomb dissociation cross sections as a function of the excitation energy were obtained and first experimental constraints on the photoabsorption and the neutron-capture cross sections were deduced. The results were compared to theoretical approximations of the cross sections in question. The Coulomb dissociation cross section of 15B into 14B(g.s.) + n was determined to be s(15B;14B(g:s:)+n) CD = 81(8stat)(10syst) mb ; while the Coulomb dissociation cross section of 14B into a neutron and 13B in its ground state was found to be s(14B;13B(g:s:)+n) CD = 281(25stat)(43syst) mb: Furthermore, new information on the nuclear structure of 14B were achieved, as the spectral shape of the differential Coulomb dissociation cross section indicates a halolike structure of the nucleus.
Additionally, the Coulomb dissociation of 11Be was investigated and compared to previous measurements in order to verify the present analysis. The corresponding Coulomb dissociation cross section of 11Be into 10Be(g.s.) + n was found to be 450(40stat)(54syst ) mb, which is in good agreement with the results of Palit et al.
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Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die experimentelle Bestimmung der Neutroneneinfangquerschnitte an den neutronenreichen, kurzlebigen Bor-Isotopen 13B und 14B, die vermutlich Einfluss auf die Nukleosynthese des schnel
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die experimentelle Bestimmung der Neutroneneinfangquerschnitte an den neutronenreichen, kurzlebigen Bor-Isotopen 13B und 14B, die vermutlich Einfluss auf die Nukleosynthese des schnellen Neutroneneinfangprozesses (r-Prozess, engl. für rapid) in einem neutrino-getriebenen Wind Szenario ausüben.
Die Reaktionen 13;14B(n,g)14;15B wurden daher mittels Coulombaufbruch in inverser Kinematik am LAND/R3B Aufbau (Reactions with Relativistic Radioactive Beams) untersucht. Ein radioaktiver Strahl von 14;15B-Ionen wurde über Fragmentation erzeugt und anschließend mit etwa 500 MeV/u auf eine Bleifolie geleitet. Der Neutronenaufbruch des Projektils im elektromagnetischen Feld der Atomkerne der Bleifolie wurde in einer kinematisch vollständigen Messung untersucht. Alle ausgehenden Reaktionsprodukte wurden detektiert und analysiert, um die Anregungsenergie zu rekonstruieren.
Die differentiellen Coulombaufbruchquerschnitte wurden in Abhängigkeit der Anregungsenergie bestimmt und erste experimentelle Photoabsorption- sowie Neutroneneinfangquerschnitte daraus abgeleitet. Die Ergebnisse wurden mit theoretischen Vorhersagen
der Wirkungsquerschnitte verglichen. Der Wirkungsquerschnitt für den Coulombaufbruch von 15B in 14B(g.s.) + n wurde zu s(15B;14B(g:s:)+n) CD = 81(8stat)(10syst) mb bestimmt, während der Wirkungsquerschnitt von 14B in ein Neutron und 13B in dessen
Grundzustand zu s(14B;13B(g:s:)+n) CD = 281(25stat)(43syst) mb ermittelt werden konnte. Darüber hinaus konnten weitere Erkenntnisse über die Kernstruktur von 14B gewonnen werden, da die Form des differentiellen Coulombaufbruchquerschnitts auf eine Halo-Struktur des Kerns hindeutet.
Um die Ergebnisse der Analyse zu verifizieren, wurde zusätzlich der Coulombaufbruch von 11Be untersucht und mit vorangegangenen Messungen verglichen. Der Coulombaufbruchquerschnitt für 11Be in 10Be(g.s.) + n wurde zu 450(40stat)(54syst ) mb bestimmt, was in guter Übereinstimmung mit den Ergebnissen von Palit et al. ist.
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Metadaten
Author:Sebastian Altstadt
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-337437
URL:http://exp-astro.physik.uni-frankfurt.de/docs/altstadt_14_phd.pdf
Referee:René Reifarth, Kerstin Sonnabend
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2014
Year of first Publication:2014
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Release Date:2015/10/13
SWD-Keyword:Coulombspaltung; r-Prozess
Pagenumber:119
Note:
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HeBIS PPN:366777661
Institutes:Physik
Dewey Decimal Classification:520 Astronomie und zugeordnete Wissenschaften
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$Rev: 11761 $