Kernphysik für Sternexplosionen

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Zilges
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286691198

Die Entstehung der schweren Elemente oberhalb von Eisen zu verstehen ist eines der aktivsten Forschungsfelder in der Nuklearen Astrophysik. Dies gilt insbesondere für die Nukleosynthese in explosiven stellaren Szenarien, bei denen exotische Kerne und deren Reaktionen eine entscheidende Rolle spielen. Während Experimente an Großforschungseinrichtungen mit radioaktiven Strahlen (z.B. an FAIR oder FRIB) Schlüsselreaktionen an einigen dieser exotischen Kerne vermessen sollen, können Experimente an kleinen Beschleunigeranlagen mit stabilen Strahlen mit systematischen Präzisionsstudien ihren Beitrag leisten. Wir planen mit Aktivierungs- und In-beam-Experimenten mit hochauflösenden HPGE γ-Detektoren und 4π Summenkristallen zu letzterem beizutragen.Das Vorhaben unterteilt sich in zwei Teilprojekte: Ziel des ersten Teilprojekts ist es, ein tieferes Verständnis über die Transmissionskoeffizienten von niederenergetischen α-Teilchen an schweren Kernen und deren Systematik in Abhängigkeit vom Neutronen-zu-Protonen-Verhältnis zu gewinnen. Dieses Wissen ist notwendig, um die Synthese protonenreicher Elemente im p-Prozess zu beschreiben. In unseren Experimenten werden wir die Wirkungsquerschnitte von (α,γ)- und (α,n)-Reaktionen an ausgewählten Isotopen untersuchen. Das zweite Teilprojekt beschäftigt sich mit der γ-Stärkefunktion in der Massenregion um A=100. Die γ-Stärkefunktion ist von zentraler Bedeutung für astrophysikalische Netzwerkrechnungen für den r- und p-Prozess. Zur Untersuchung der Stärkefunktion werden wir (p,γ)-Reaktionsraten an verschiedenen Isotopen in dieser Massenregion bestimmen.Für die Experimente nutzen wir die, speziell für diese Zwecke konzipierten, Aufbauten für hochauflösende Gammaspektroskopie am Tandem-Beschleuniger der Universität zu Köln, das 4π− Summenspektrometer HECTOR an der Notre Dame University und den Aktivierungsmessplatz an der PTB Braunschweig. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit Theoretikern auf dem Feld der Nuklearen Astrophysik durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen