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Lukas Thomas Bott

• Within the FAIR Phase-0 programm at GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung the Coulomb dissociation of 16O into 12C and 4He was measured. A 16O primary beam with an energy of 500 AMeV was impinging on lead, carbon, and tin targets at the R3B Cave C, and the fragments were detected. The beam intensity was set to several 10^9 ions per second, which made radical changes to the standard R3B setup necessary. All detectors were produced with holes or variable gaps, in order to let unreacted beam particles pass. New detectors were built to cope with the expected high number of particles that need to be detected. All detectors are based on the detection of scintillating light. In the Coulomb field of the target atoms the 16O ions can experience an excitation, which may lead to a breakup reaction into lighter fragments. A calorimeter around the target helps with the identification of unwanted contributions to the cross-section from excited states. The fragments pass the first set of fiber detectors and are deflected in a dipole field. The reconstruction of the particle tracks is performed with Runge-Kutta algorithms. Ultimately, this enables the determination of the excitation energy in the center-of-mass of the excited 16O nucleus. The resulting spectrum describes the cross-section of the reaction. By comparing the experimental data with simulated events new insights into the fusion reaction, as it takes place during the helium-burning phase in stars, is possible. The analysis of the experiment is still ongoing. However, the first results show, that this experiment can provide data in an energy range never measured before. This will help to understand the cross-section and the astrophysical S-factor of this reaction.
• Im Rahmen des FAIR Phase-0 Programms wurde am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung der Coulombaufbruch von 12C und 4He zu 16O untersucht. Dazu wurde 16O Primärstrahl mit einer Energie von 500 AMeV auf Blei, Kohlenstoff und Zinn Targets im R3B Cave C gelenkt und die Fragmente detektiert. Die Strahlintensität betrug einige 10^9 Ionen pro Sekunde, was radikale Änderungen am Standardaufbau notwendig machte. Alle Detektoren haben Löcher oder variable Lücken, um nicht reagierte Strahlteilchen passieren zu lassen. Neue Detektoren wurden konstruiert, um die erwartete hohe Zahl an Teilchen detektieren zu können. Dazu fanden Detektoren Anwendung, die auf dem Szintillationsprinzip basieren. Im Coulombfeld der Targetatome erfolgt eine Anregung der 16O Ionen, welche anschließend in leichtere Fragmente aufbrechen können. Ein Kalorimeter um das Target hilft, unerwünschte Beiträge im Wirkungsquerschnitt von angeregten Zuständen zu identifizieren. Die Fragmente passieren Faserdetektoren und erfahren eine Ablenkung in einem Dipolfeld. Die Rekonstruktion der Spuren relevanter Teilchen erfolgt über Runge-Kutta-Algorithmen. Daraus wurde die Anregungsenergie im Schwerpunktsystem des angeregten 16O Ions bestimmt. Das sich ergebende Spektrum beschreibt den Wirkungsquerschnitt der Reaktion. Ein Vergleich mit simulierten Ereignissen ermöglicht es, Aussagen über die Fusionsreaktion, wie sie in Sternen während des Heliumbrennens stattfindet, zu treffen. Die Analyse der aufgezeichneten Daten ist zurzeit noch nicht abgeschlossen. Erste Ergebnisse zeigen, dass dieses Experiment einen wertvollen Beitrag liefert, den Wirkungsquerschnitt und den astrophysikalischen S-Faktor in einem bisher nicht gemessenen Energiebereich besser zu beschreiben.