Analyse der (3He,t) Ladungsaustauschreaktionen an den leichten Kernen 13C und 9Be
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In den letzten Jahren erhielten die Anregungsstrukturen leichter Kerne große Beachtung in der Kernstrukturphysik. Ferner ist die Messung von absoluten M1- und Gamow-Teller (GT) Übergängen von zentraler Bedeutung, da die Messung der Übergänge wesentlich schärfere Tests der Kernmodelle erlaubt als die alleinige Messung der Anregungsenergien der Kernniveaus. Während die Untersuchung von Quadrupol- und Dipolübergängen in schweren Kernen sehr erfolgreich mit den Methoden der Gammaspektroskopie durchgeführt wird ist die Messung von Gamow-Teller (GT) Anregungen mit Hilfe von Magnetspektrometern auch in leichten Kernen und bis zu hohen Anregungsenergien sehr erfolgreich. Im Rahmen dieses Projekts wurden Gamow-Teller Übergänge zu den leichten Kernen 9B und 13N untersucht. Durchgeführt wurden (3He,t) Ladungsaustauschreaktionen an den Kernen 9Be und 13C am Grand Raiden Spektrometer des Research Center for Nuclear Physics der Universität Osaka (Japan). Diese Messungen wurden im Rahmen einer internationalen Kollaboration durchgeführt. Mit Hilfe einer neu entwickelten Erweiterung der Analysatorsoftware konnten Aberrationen beseitigt und die Energieauflösung stark verbessert werden. Die bisherige Energieauflösung lag im Bereich von 150 keV für die 9Be(3He,t)9B Reaktion und 300 keV für die 13C(p,n)13N Reaktion. Die sehr gute Energieauflösung von rund 30 keV in diesen (3He,t) Experimenten erlaubte es nahe bei einander liegende Zustände gut zu trennen. Die Anregungsenergie und Zerfallsbreite einiger Zustände konnte mit deutlich höherer Genauigkeit bestimmt werden. Die Winkelverteilungen der differentiellen Wirkungsquerschnitte von 0° bis 3° wurden für alle beobachteten Zustände bestimmt. Da bei einem Streuwinkel von 0° der Wirkungsquerschnitt der Ladungsaustauschreaktion ungefähr proportional zur Gamow-Teller Stärke B(GT) ist, konnten mit Hilfe dieser Messungen die absoluten Gamow-Teller Stärken und ihre Verteilung bis zu hohen Anregungsenergien (20 Mev) in den Kernen 9B und 13N bestimmt werden. Zustände mit dem Isospin T=3/2 konnten bis zu einer Anregungsenergie von 15 MeV in 9B und 18 MeV in 13N beobachtet werden. Die Gamow-Teller Stärken dieser Zustände waren bisher nicht oder nur mit grosser Ungenauigkeit bekannt. Die Verteilung der Gamow-Teller Stärken in den leichten Kernen ist ein wichtiger Bestandteil für das Verständnis der Kernstruktur. Insbesondere liefern sie wichtige Daten um neue Schalenmodellrechnungen zu überprüfen und zu verbessern. Dies ermöglicht die genauere Vorhersage von Gamow-Teller Stärken in instabilen Kernen, deren experimentelle Beobachtung sehr schwierig ist. Für das Verständnis von Astrophysikalischen Prozessen sind diese Werte von grosser Bedeutung.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- ”High-Resolution B(GT) studies with (3He,t) reactions”. AIP Conference Proceedings Volume 1090 (2009), CAPTURE GAMMA-RAY SPECTROSCOPY AND RELATED TOPICS: Proceedings of the 13th International Symposium on Capture Gamma-Ray Spectroscopy and Related Topics, pp. 544-548
C. Scholl, Y. Fujita, T. Adachi, H. Hashimoto, K. Hatanaka, H. Matsubara, K. Nakanishi, T. Ohta, Y. Sakemi, Y. Shimbara, Y. Shimizu, Y. Tameshige, A. Tamii, P. von Brentano, M. Yosoi, and R. G. T. Zegers
- ”High-resolution study of the Gamow-Teller strength distribution in the light nuclei 9B and 13N using the (3He,t) charge-exchange reaction at 420 MeV beam energy”. Universität zu Köln, Dissertation
C. Scholl
