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Kerstin Sonnabend

• This thesis describes experimental investigations and astrophysical network calculations relevant for the nucleosynthesis of the p nuclei. These 35 proton-rich isotopes cannot be produced by neutron-capture reactions which is the general production mechanism for elements heavier than iron in the r and s processes. Therefore, other mechanisms like photo-disintegration reactions on heavy seed nuclei (γ process) or proton-capture reactions are taken into account. The modelling of these processes relies on a hugh amount of reactions which mostly occur for unstable isotopes. This demands, in combination with the contribution of excited states to the stellar rate, the prediction of the rates by a suited theoretical approach: the Hauser-Feshbach statistical model. To improve the reliability of the predictions, systematic experimental investigations are performed within this work for the nuclear input to the calculations. The study of charged-particle optical model potentials using the activation approach for the investigation of (α,n) and (p,n) reactions is described as well as the investigation of (γ,n) reactions in a broad mass range of 140 ≤ A ≤ 210. However, there are also key reactions which are of special interest for the nucleosynthesis of individual p nuclei. An impressive example is the puzzle about the production of the most abundant p nucleus 92Mo. Within this work, the results of an experiment using high-resolution in-beam γ-spectroscopy for the study of the 90Zr(p,γ) reaction are summarized. In addition, the efforts to investigate the 91Nb(p,γ) reaction in standard kinematics by the production of target of the unstable isotope 91Nb to be used with the high-intensity proton-beam provided by the accelerator of FRANZ, Frankfurt, are discussed. Finally, the influence of experimental results in astrophysical network calculations is discussed using post-processing nucleosynthesis methods for the γ process in type II supernovae.
• Diese Arbeit beschreibt experimentelle Untersuchungen und astrophysikalische Netzwerkrechnungen, die dem Verständnis der Nukleosynthese der p-Kerne dienen. Diese 35 protonenreichen Isotope können nicht mittels Neutroneneinfangreaktionen produziert werden, die der generelle Mechanismus zur Erzeugung von Elementen schwerer als Eisen sind. Daher werden andere Mechanismen vorgeschlagen wie die Photodesintegration einer Verteilung schwerer Saatkerne (γ-Prozess) oder Protoneneinfangreaktionen. Die Modellierung dieser Prozesse basiert auf der Kenntnis einer großen Anzahl von Reaktionen, die meistens an instabilen Kernen auftreten. Um außerdem die Beiträge angeregter Kernzustände zur stellaren Reaktionsrate zu bestimmen, ist deren Vorhersage mit einem geeigneten theoretischen Ansatz notwendig: dem Hauser-Feshbach Statistischen Modell. Um die Verlässlichkeit der Vorhersagen zu verbessern, sind systematische experimentelle Untersuchungen in dieser Arbeit durchgeführt worden. Optische Kernpotentiale für geladene Teilchen wurden durch Experimente mit der Aktivierungsmethode zu (α,n)- und (p,n)-Reaktionen bestimmt und in einem breiten Massenbereich von 140 ≤ A ≤ 210 wurden (γ,n)-Reaktionen untersucht. Allerdings gibt es auch Schlüsselreaktionen, die von besonderem Interesse für die Nukleosynthese einzelner p-Kerne sind. Ein beeindruckender Fall ist das Rätsel um die Produktion des häufigsten p-Kerns 92Mo. In dieser Arbeit werden die Resultate eines Experiments mit hochauflösender γ-Spektroskopie zur Reaktion 90Zr(p,γ) zusammengefasst. Außerdem werden die aufwändigen Schritte beschrieben, die notwendig sind, um die Reaktion 91Nb(p,γ) in direkter Kinematik zu untersuchen: die Produktion eines Targets aus dem instabilen Isotop 91Nb und sein Einsatz an der Hochstrom-Protonenquelle von FRANZ, Frankfurt. Abschließend wird der Einfluss experimenteller Resultate in astrophysikalischen Netzwerkrechnungen diskutiert. Hierzu wurde der γ-Prozess in einer Typ II Supernova mit Methoden der ”post-processing nucleosynthesis“ untersucht.