Suche nach langen Kernkontaktzeiten im dinuklearen System U+U
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Bei tief inelastischen Transferreaktionen im superschweren Stoßsystem 238U + 238U (Z1 + Z2 = 184) fanden wir einen kleinen Anteil von Ereignissen, die auf außergewöhnlich lange Lebensdauern des di-nuklearen Systems schließen lassen, welches von den beiden Urankernen gebildet wird. Diese Ereignisse sind mit einem großen Fluss von Neutronen und Protonen zwischen den Urankernen und einer starken Dissipation von kinetischer Energie verbunden. Mit Hilfe der Voraussagen des Diffusionsmodells wurden für diese Ereignisse Lebensdauern von 8 × 10−21 s ermittelt, was wesentlich länger ist als die Vorbeiflugzeit zweier Ionen im elastischen Stoß, die bei höchstens 10−21 s liegt. Auch die Breite der gemessenen Zeitverteilung, welche vier Mal größer ist als im elastischen Stoß, weist auf eine merkliche Verzögerung hin. Die Ereignisse mit den längsten Kernkontaktzeiten haben einen Produktionsquerschnitt von einigen 100 µb. Das eröffnet die Möglichkeit, sie als Trigger für die Beobachtung atomarer Prozesse in überkritischen elektrischen Feldern zu benutzen. Ein Beispiel ist die Emission von monoenergetischen Positronen, die für den Fall vorhergesagt wird, dass die Bindungsenergie der innersten Elektronen einen Wert überschreitet, der der doppelten Elektronruhemasse entspricht. Ein weiterer Anwendungsaspekt ist der große Massenfluss, der mit den langen Kontaktzeiten verbunden ist. Dieser führt zu Kernen, die sich in der Massen- und Kernladungszahl merklich von den ursprünglichen Projektil- und Targetkernen unterscheiden. Dadurch besteht die Möglichkeit, neue neutronenreiche Isotope im Bereich superschwerer Kerne mit Z > 100 zu produzieren. Dem kommt eine wesentliche neue Erkenntnis aus dem hier beschriebenen Experiment zu Gute, nämlich dass ein großer Massenfluss bereits bei sehr niedrigen Strahlenergien an der Coulombbarriere stattfindet, wo sich nur die äußeren Orbitale der Kerne berühren. Das führt zu Transferprodukten mit niedrigen Anregungsenergien, was insbesondere die Überlebenswahrscheinlichkeit der superschweren Reaktionsprodukte gegenüber Spaltung und Teilchenabdampfung erhöht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Search for a long living giant system in 238U + 238U collisions near the Coulombbarrier, Int. Jour. Mod. Phys. E 17 (2008) 2235-2239
C. Golabek et al.
- Collision dynamics of two 238U atomic nuclei, Phys. Rev. Lett. 103, 042701 (2009)
C. Golabek and C. Simenel
- Investigation of deep inelastic reactions in 238U + 238U at Coulomb barrier energies, Eur. Phys. J. A 43, 251 – 259 (2010)
C. Golabek, S. Heinz, W. Mittig, F. Rejmund, A.C.C. Villari, S. Battacharyya, D. Boilley, G. de France, A. Drouart, L. Gaudefroy, L. Giot, A. Marchix, V. Maslov, M. Morjean, G. Mukherjee, Yu. Penionzkevich, P. Roussel-Chomaz, C. Stodel
- Study of heavy di-nuclear systems, Nucl. Phys. A 834 (2010), 362c – 365c
S. Heinz, V. Comas, S. Hofmann, D. Ackermann, J. Heredia, F.P. Heßberger, J. Khuyagbaatar, B. Kindler, B. Lommel, R. Mann, C. Golabek, W. Mittag, F. Rejmund, A.C.C. Villari
