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To determine the neutron flux in activation experiments, a commonly used monitor is zirconium and in particular the stable isotopes 94,96Zr. 96Zr is very sensitive to epithermal neutrons. Despite its widespread application, most gamma intensities of the radioactive neutron capture product, 97Zr, yield large uncertainties. With the help of a new γ spectroscopy setup and GEANT simulations, we succeeded in determining a new set of γ-ray intensities with significantly reduced uncertainties.
The 124Xe(p,γ) reaction has been measured for the first time at energies around the Gamow window by using stored ions at the ESR facility. The desired beam energies below 10 MeV/u introduce new experimental challenges like windowless ions detection under UHV conditions, extremely short beam lifetimes and efficient beam deceleration and cooling, all of which have been successfully met.
The Coulomb Dissociation (CD) cross sections of the stable isotopes 92,94,100Mo and of the unstable isotope 93Mo were measured at the LAND/R3B setup at GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt, Germany. Experimental data on these isotopes may help to explain the problem of the underproduction of 92,94Mo and 96,98Ru in the models of p-process nucleosynthesis. The CD cross sections obtained for the stable Mo isotopes are in good agreement with experiments performed with real photons, thus validating the method of Coulomb Dissociation. The result for the reaction 93Mo(γ,n) is especially important since the corresponding cross section has not been measured before. A preliminary integral Coulomb Dissociation cross section of the 94Mo(γ,n) reaction is presented. Further analysis will complete the experimental database for the (γ,n) production chain of the p-isotopes of molybdenum.
Der langsame Neutroneneinfang-Prozess (s-Prozess) ist für die Erzeugung von rund der Hälfte der Elemente zwischen Eisen und Blei verantwortlich. Sein Reaktionspfad enthält entlang des Stabilitätstals einige Verzweigungspunkte an instabilen Isotopen, deren Neutroneneinfangquerschnitte die Produktion schwererer Elemente und deren Isotopen-Verhältnisse beeinflussen. Kennt man ihre Zerfalls- und Neutroneneinfangraten unter den angenommenen stellaren Bedingungen ist es möglich, Rückschlüsse auf die physikalischen Umstände während des s-Prozesses zu ziehen. Einer dieser Verzweigungspunkte ist 63-Ni. Die experimentelle Bestimmung des differentiellen Wirkungsquerschnittes für den Neutroneneinfang an diesem Isotop ist das primäre Ergebnis der vorliegenden Arbeit. Der 63-Ni(n,gamma)- Wirkungsquerschnitt hat Einfluss auf die Häufigkeiten von 64-Ni, die Kupfer- und die Zink-Isotope. Die Sensitivität der Produktion dieser Nuklide in s-Prozess-Szenarien wurde ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit anhand von Simulationen des entsprechenden Nukleosynthesenetzwerkes untersucht. Zudem wurde die Datenlage für s-Prozess-Modelle mit einer Flugzeit-Messung des 63-Cu(n,gamma)-Wirkungsquerschnitts erweitert.
Die beiden Experimente zur Querschnittsbestimmung von 63-Ni und 63-Cu fanden am Los Alamos Neutron Science Center in New Mexico, USA statt. Eine aus angereichertem 62-Ni hergestellte 63-Ni-Probe wurde im Rahmen einer Flugzeit-Messung gepulst mit Neutronen bestrahlt. Der Nachweis der prompten Gammastrahlung aufgrund von Neutroneneinfängen erfolgte mit dem 4π-BaF_2-Detektor DANCE. Die kalorimetrische Messung macht den Q-Wert der Reaktion für jedes Einfangereignis zugänglich und erlaubt die Unterscheidung von Ereignissen verschiedener Isotope. Es konnte gezeigt werden, dass diese Methode die Bestimmung von Querschnitten selbst mit Proben ermöglicht, die nur zu einem Bruchteil aus dem zu untersuchenden Isotop bestehen. Der 63-Ni(n,gamma)-Wirkungsquerschnitt wurde für den Energiebereich von 40 eV bis 500 keV mit einer maximalen Unsicherheit von 15% bestimmt. Es zeigte sich, dass theoretische Abschätzungen den Querschnitt bislang um etwa einen Faktor 2 unterschätzten. In demselben Energiebereich konnte der 63-Cu(n,gamma)-Wirkungsquerschnitt mit einer maximalen Unsicherheit von 8% vermessen werden.