33374 search hits
-
Zerstörungsfreie Strahldiagnosemethode in starken Magnetfeldern
(2012)
-
Adem Ates
- An der Goethe Universität in Frankfurt wird ein Konzept für ein magnetostatischen Hochstromspeicherring für Protonen- und Ionenstrahlen entwickelt und untersucht. Zur Zeit stehen dem Experiment zwei Toroidsegmente und eine Volumenionenquelle zur Verfügung. An diesem Aufbau werden Experimente mit dem Ziel die Strahldynamik zu untersuchen und die Strahldiagnose in toroidalen Magnetfeldern zu entwickeln, durchgeführt [Joshi] Für Experimente ist eine Strahldiagnose entlang der starken toroidalen Magnetfelder bis maximal 0, 6T nötig. Dabei sind die zur Verfügung stehenden Strahldiagnoseverfahren zum Einen ein Faraday-Cup und zum Anderen ein entlang des kompletten Aufbaus beweglicher Szintillatordetektor. Der Szintillatordetektor, besteht aus einem Phosphorschirm und einer Kamera, die hinter dem Schirm angebracht ist. [Nonn] Aufgrund der geschlossenen Ringgeometrie und dem Anspruch auf eine hohe Flexibilität des Detektors ist die Konstruktion eines neuen von starken Magnetfeldern unbeeinflussbaren und sehr kompakten Detektors notwendig. Ziel dieser Arbeit ist es, ein allgemeines Strahldiagnoseverfahren zu entwickeln.
-
Isomere im s-Prozess am Beispiel von 85Kr
(2013)
-
Benedikt Thomas
- Der langsame Neutronen-Einfangprozess (s-Prozess) ist weitgehend verstanden und erforscht. Dies liegt vor allem daran, dass er im Gegensatz zu r- und p- Prozess hauptsächlich an stabilen Nukliden abläuft. Auch ist die Anzahl relevanter Reaktionen (Netzwerk) vergleichsweise klein.
Dennoch gibt es im s-Prozess viele ungeklärte Fragen. Eine dieser Fragen ist die Häufigkeitsverteilung von 86Kr in Staubkörnern von Meteoriten. Mit bisherigen Berechnungen und Simulationen dieser Szenarien konnte die Häufigkeitsverteilung von 86Kr jedoch nicht erklärt werden.
In dieser Arbeit werden die besonderen Eigenschaften von 85Kr, insbesondere sein Isomerzustand, vorgestellt und genauer untersucht. Die Häufigkeitsverteilung von 86Kr im s-Prozess wird entscheidend durch die Eigenschaften 85Kr beeinflusst. Mit den gewonnenen Daten aus dieser Arbeit wurde eine erste Simulation erstellt, die einen möglichenWeg aufzeigt, das Rätsel um die Häufigkeitsverteilung zu lösen.
-
Charakterisierung des 42-fach segmentierten 4π-BaF2-Detektors für FRANZ
(2013)
-
Clemens Wolf
- Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung des 4π-Bariumfluorid(BaF2)-Detektors, der in Zukunft im Rahmen des FRANZ-Projektes (Frankfurter Neutronenquelle am Stern-Gerlach-Zentrum) eingesetzt werden soll. Der Detektor soll zum Nachweis von γ-Emission zum Beispiel nach einem Neutroneneinfang genutzt werden, womit der (n,γ)-Wirkungsquerschnitt bestimmt werden kann. Hauptaufgabe dieser Arbeit ist die Bestimmung der Energie- und Zeitauflösung, sowie die Energie- und Zeitkalibrierung und die Effizienzbestimmung.
-
Korrekturen 3. Ordnung zum SΦΦZerfall
(2014)
-
Jonas Schneitzer
- Das Ziel dieser Bachelorarbeit war es, einen Überblick über die Größe der, durch Einbeziehung des Loop-Level-Diagrammes entstehenden, Korrekturen zu erhalten. Die Ergebnisse sollen eingrenzen, wann diese Korrekturen wichtig oder sogar dominant sind. Der Einfluss der Korrekturen lässt sich gut mit Hilfe von g0 und g00 einschätzen. So gilt für g0 gerade Γntl = 1.33 Γ, die Korrekturen sind also für die Berechnung wichtig jedoch nicht dominant. Für g00 beginnen die Korrekturen gerade dominant gegenüber den Berechnungen in erster Ordnung zu werden (es gilt hier Γntl = 2 Γ). Wie anhand von Tabelle 7.2 zu sehen werden die Korrekturen, abhängig von der Massenkonfiguration, ab etwa 1.6 − 2.2mS wichtig und ab etwa 2.2 − 3.4mS dominant. Für sehr kleine Massen mΦ liegt diese Grenze natürlich niedriger, es wurde jedoch gezeigt, dass die Korrekturen selbst für mΦ = 10−13mS erst ab etwa 0.65mS dominant sind. Praktisch dürften die Korrekturen daher nur sehr selten, wenn überhaupt für Werte von g < mS, eine nennenswerte Rolle spielen. Welchen Einfluss die Korrekturen bei realen Zerfallskanälen haben, sollte nun anhand der Zerfälle von f0(500), f0(980), f0(1370) und f0(1500) in Pionen gezeigt werden. Zusätzlich wurde für den Zerfall von f0(500) die Berechnung ein weiteres Mal mit endlichem (niedrigen) Cutoff durchgeführt, um dessen Auswirkungen auf die Ergebnisse zu betrachten. Dies ist dann wichtig, wenn die beobachteten Teilchen eine endliche, räumliche Ausdehnung haben (beispielsweise wenn wie hier Hadronenzerfälle betrachtet werden). Für f0(980) und f0(1500) stellen sich die Korrekturen, wie aufgrund der vorherigen Ergebnisse und des sehr kleinen Verhältnisses von Zerfallsbreite und Masse bereits erwartet, mit 1.22% beziehungsweise 0.032% als sehr gering heraus. Für f0(1370) ist das Verhältnis bereits deutlich größer, hier sind die Korrekturen mit 7.43% bereits im hohen einstelligen Prozentbereich und damit für genaue Rechnungen durchaus wichtig. Für f0(500) zeigt sich nun wiederum, dass die Korrekturen sehr groß sind, die Loop-Level-Kopplungskonstanten ist um 24.57% kleiner. Für diesen Zerfalll sollte also bereits bei einer Abschätzung das Loop-Level Diagramm einbezogen werden. Stellt man die Berechnung mit endlichem Cutoff an, so stellt sich heraus, dass sich die exakten Werte zwar durchaus verändern, die Änderungen sind jedoch nicht so groß dass die Ergebnisse drastisch abweichen. Die Kopplungskonstante wird bei dem angenommenen Cutoff Λ = 0.95 GeV um 6.47% größer. In allen Varitionen fallen die Korrekturen kleiner als 33% aus. Als letztes ist die Genauigkeit der hier erhaltenen Ergebnisse zu beurteilen. Theoretisch sollten die numerischen Berechnungen mit beliebiger Genauigkeit durchführbar sein. Bei den im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Berechnungen trat jedoch das Problem auf, dass die numerischen Berechnungen des Integrals für Winkel sehr nahe 0° beziehungsweise 180° chaotisch wurden. Die Winkelintegration wurde daher nur von −0.99999 bis 0.99999 durchgeführt. Da das Impulsintegral bei diesen Winkeln etwa von der Größe 0.1 − 2 ist, abhängig von der Massenkonfiguration, entstehen dadurch Fehler der Größenordnung 10−5. Die Ursache für diesen Fehler liegt vermutlich darin begründet, dass sich für diese Winkel jeweils der dritte Pol auf den ersten und der vierte Pol auf den zweiten Pol verschiebt. In diesem Fall entsteht zwar an gleicher Stelle im Zähler eine Nullstelle (schaut man sich P1, P2 und P3 an, so befinden sich an diesen Stellen auch nur einfache Pole), die numerische Berechnung kann dadurch allerdings problematisch werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Genauigkeit von 4 Nachkommastellen allerdings als ausreichend betrachtet. Abschließend lässt sich sagen, dass die Korrekturen in (fast) allen betrachteten Fällen klein sind. In Einzelfällen können sie allerdings durchaus relevante Dimensionen erreichen, wie am f0(500) Zerfall zu sehen ist. In zukünftigen Arbeiten sollte dieses Thema also auch für Wechselwirkungen mit Ableitungen und nicht-skalare Teilchen aufgegriffen werden.
-
Sensitivitätsstudien zur Produktion der p-Kerne 92,94Mo und 96,98Ru
(2013)
-
René Schach
- In dieser Arbeit wurden Simulationen des γ-Prozesses zu den vier p-Kernen 92;94Mo und 96;98Ru durchgeführt. Die Simulationen wurden mit den Simulationen aus [Rapp et al., 2006] verglichen, und die Ergebnisse waren bis auf wenige Ausnahmen die gleichen.
Die Untersuchung der Sensitivitäten auf insgesamt 38 geänderte Raten hat einige besonders wichtige Raten für jedes der Isotope identifiziert. Es stellte sich heraus, dass die Isotope jeweils auf eine destruktive Rate besonders sensitiv sind. Bei 92Mo war dies die 92Mo(γ,p) Rate, bei 94 die 94Mo(γ,n) Rate, bei 96Ru die 96Ru(γ,α) Rate und bei 98Ru die Destruktion über 98Ru(γ,n).
Diese Raten sind nur theoretisch bestimmt, haben aber großen Einfluss auf die Häufigkeiten der untersuchten Isotope. Experimentelle Untersuchungen dieser Raten sind nötig, um ein besseres Verständnis des γ-Prozesses in dieser Massenregion zu erlangen.
Leider konnten schon exisitierende neuere Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit nicht berücksichtigt werden, beispielsweise [Utsunomiya et al., 2013]. In zukünftigen Simulationen sollten diese Untersuchungen berücksichtigt werden. Außerdem sollten die Simulationen Neutroneneinfänge untersuchen, da diese vermutlich auch zur Produktion von 94Mo und 98Ru beitragen.
Ein Problem in dieser Arbeit war die Rekonstruktion der Reaktionsflüsse aus Raten und Häufigkeiten, in Zukunft sollten die Reaktionsflüsse direkt mitgeschrieben werden.
Die Unsicherheiten der Raten reichen nicht aus, um die Unterproduktion von 92;94Mo und 96;98Ru erklären. Zur Verdeutlichung dieser Tatsache befinden sich im Anhang A.15 Abbildungen der Überproduktionsfaktoren mit den geänderten Raten 92Mo(γ,p)x0.5 und 98Ru(γ,n)x0.5, also den beiden Raten, die eine Sensitivität größer eins aufweisen. Trotz der geänderten Raten werden 92Mo und 98Ru um mehr als einen Faktor 10 unterproduziert. Wenn man annehmen würde, dass die Sensitivität linear verläuft und eins beträgt, würde selbst die Reduktion der Raten auf Null nur eine Verdopplung der Häufigkeit bewirken. In der Realität wird sich die Sensitivität noch verringern, wenn andere Desintegrationsprozesse dominant werden. Es ist also nicht anzunehmen, dass die Unsicherheiten in diesen Raten die Unterproduktion erklären können. Dies war auch nicht erwartet worden[Rapp et al., 2006].
Einen größeren Einfluss auf die Endhäufigkeiten hat die Saatverteilung vor der Supernova Phase des Sterns. Diese wird durch einige entscheidende Reaktionen während der Sternentwicklung stark beeinflusst (Kapitel 1). Teilweise sind die Raten dieser Reaktionen mit großen Unsicherheiten behaftet, und eine Änderung führt zu sehr unterschiedlichen Häufigkeiten der p-Kerne [Pignatari et al., 2013]. Der Ort des p-Prozesses spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle. Supernova Ia oder Neutronensterne könnten entscheidend zur Produktion der p-Kerne beitragen, speziell bei den leichteren Kernen mit A < 110. Diese Szenarien sind aber schwerer zu modellieren und wenig untersucht [Rauscher, 2010]. In zukünftigen Arbeiten sollten diese Szenarien genauer untersucht werden. Die Unterschiede in Saatverteilung und Temperaturverlauf sowie die neutronenreiche Umgebung einer Supernova Ia lassen veränderte Sensitivitäten erwarten.
Zum besseren Verständnis des p-Prozess sind also sowohl weitere experimentelle Daten als auch weitere Untersuchungen der Rahmenbedingungen nötig.
-
Zeitauflösung eines FADC-Aufbaus
(2013)
-
Richard Krämer
-
Untersuchung verschiedener Li-Verbindungen zur Verwendung als Neutronenquelle
(2012)
-
Michael Berger
-
Auswahl von Backing-Materialien für hochleistungsbeständige Proben an FRANZ
(2013)
-
Markus Reich
-
Kalibrierung und Aufbau eines LENA-Prototyps für R3B
(2012)
-
Susanne Kräckmann
- Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Kalibrierung eines Neutronendetektorarrays für niedrige Energien (Low Energy Neutron detector Array, kurz „LENA“) am kommenden R³B-Aufbau (Reactions with Relativistic Radioactive Beams) am FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) an der GSI in Darmstadt. Die Detektion niederenergetischer Neutronen im Bereich von 100 keV bis 1 MeV ist nötig, um Ladungsaustauschreaktionen, speziell (p,n)-Reaktionen in inverser Kinematik zu untersuchen. In diesem Energiebereich ist die Detektion äußerst schwierig, da Methoden für thermische als auch hochenergetische (100 MeV bis 1 GeV) Neutronen versagen. Neben dem Aufbau des Detektors wird die Bedeutung des Experiments für die nukleare Astrophysik verdeutlicht. Der theoretische Teil dieser Arbeit legt Grundlagen zum Verständnis für den Nachweis von Neutronen, die Funktionsweise des LENA-Detektors und den damit nachweisbaren Kernreaktionen. Des Weiteren wurde eine Simulation des Detektors mit GEANT4 (GEometry And Tracking), einer C++ orientierten Plattform für Simulationen von Wechselwirkungen von Detektormaterial mit Teilchen, durchgeführt. Die Ergebnisse wurden zur Auswertung von Messungen, die im Rahmen einer Strahlzeit im März 2011 an der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig durchgeführt wurden, herangezogen. Ziel der Arbeit ist es, die Effizienz des Detektors zu bestimmen.
-
The thermal neutron capture cross section of 60Fe
(2012)
-
Zuzana Slavkovská
- This work derives the value of the neutron capture cross section of 60Fe at the energy of kT = 25 meV. Iron plays an important role in stellar nucleosynthesis, because it is a seed material for the s-process, a neutron capture process in which the elements between iron and bismuth are synthesized.
To determine the thermal neutron cross section of 60Fe, an iron sample produced in the framework of the ERAWAST1 program at the Paul Scherrer Institute in Switzerland was irradiated at the research reactor TRIGA2 at Johannes Gutenberg University in Mainz, Germany. Before the irradiation, the number of 60Fe particles
in the sample was calculated using the decay scheme of 60Fe. There were (8.207 ± 0:066 stat 0:298 syst) * 10 14 60Fe particles in the sample.
The irradiation of the sample took place in May 2012. The counting of the reaction product, 61Fe, was undertaken using a HPGe detector located in a laboratory at Johannes Gutenberg University in Mainz. Knowing the number of 60Fe particles in the sample, the number of produced 61Fe particles and the neutron flux from the reactor, the thermal neutron capture cross section of ρth60Fe = (0.203 ± 0:021 stat 0:024 syst) b could be determined.
The determination of the thermal neutron capture cross section at the energy of kT = 25 meV constitutes to the first at this energy. There was already a measurement of the neutron capture cross section of 60Fe at the energy of kT = 25 keV in Karlsruhe in Germany. The result of the measurement was 25 keV = (9.9 ± 2:8 syst 1:4 stat) mb and was published in the year 2009 [14].
Adding datapoints for the cross section at different energies improves extarpolation and helps verification of theoretical models for elemental synthesis. For this reason, a measurement of the 60Fe neutron capture cross section at the energy of kT = 90 keV is planned at Goethe University Frankfurt, Germany.
Having the neutron capture cross section of 60Fe at the energy of kT = 25 keV measured in the year 2009 in Karlsruhe [14], at the energy of kT = 25 meV measured in May 2012 at Johannes Gutenberg University in Mainz and at the planned energy of kT = 90 keV at Goethe University Frankfurt, there will be three points for
the extrapolation of the values for the neutron capture cross section of 60Fe. This will lead to a significant reduction in uncertainty with respect to existing theoretical discrepancies.
