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HK: Hadronen und Kerne

HK 16: Nukleare Astrophysik I

HK 16.1: Gruppenbericht

Montag, 24. März 1997, 17:00–17:30, HS H

Aktuelle und zukünftige Experimente und theoretische Analyse des direkten Einfangs von keV–Neutronen an neutronenreichen stabilen und instabilen Kernen — •P. Mohr¹, H. Beer² und H. Oberhummer¹ — ¹Institut für Kernphysik, TU Wien, Wiedner Hauptstr. 8–10, A–1040 Wien — ²Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Kernphysik III, Postfach 3640, D–76021 Karlsruhe

Im Gegensatz zu Reaktionen mit geladenen Teilchen können (n,γ)-Reaktionen zur Synthese von leichten und schweren Elementen beitragen. Für die Synthese der schweren Elemente sind sie die Grundlage (s-, r-, α-Prozeß). Bei stabilen Kernen dominiert in der Regel der Einfang über Zwischenkernzustände; bei neutronenreichen Kernen (insbesondere bei instabilen Kernen im r-Prozeß) wird jedoch aufgrund der kleinen Neutronenbindungsenergie und der geringen Niveaudichte im Zwischenkern der direkte Reaktionsmechanismus wichtig. Dies wurde bisher in den meisten r-Prozeß-Rechnungen nicht berücksichtigt (s. z.B. [1]).

Der direkte Einfang kann z.Zt. nur bei einigen leichten und mittelschweren neutronenreichen Kernen experimentell untersucht werden. Unsere Experimente wurden am Van-de-Graaff-Beschleuniger des FZK mit mit der Methode der schnellen zyklischen Aktivierung [2] durchgeführt. Die Neutronen wurden dabei mit der ⁷Li(p,n)⁷Be-Reaktion bei Protonenenergien nahe der Schwelle erzeugt. Wir präsentieren neue Daten für die Reaktion ²⁶Mg(n,γ)²⁷Mg, die gut mit einer Rechnung im Modell des direkten Einfangs übereinstimmen. Weitere Kerne wurden schon früher untersucht: ¹⁵N, ¹⁸O, ³⁶S, ⁴⁸Ca [3].

Die notwendigen Parameter für die Berechnung des direkten Einfangs (E_x, J^π, C² S) im astrophysikalisch relevanten keV-Energiebereich können bei stabilen Kernen sowohl aus der Theorie (Schalenmodell, usw.) als auch aus dem Experiment (Analyse von thermischen Einfangquerschnitten, DWBA-Analyse von Transfer-Experimenten wie z.B. (d,p)- oder (⁷Li,⁶Li)-Reaktionen) bestimmt werden. Durch das Verständnis des direkten Einfangs an stabilen Kernen können die Unsicherheiten bei der Extrapolation zu instabilen Kernen deutlich verringert werden.

Allerdings müssen die zur Berechnung von (n,γ)-Querschnitten an instabilen Kernen notwendigen Parameter bisher noch aus der Theorie übernommen werden; mit der geplanten Beschleunigung von neutronenreichen Spaltfragmenten wird erstmals eine experimentelle Bestimmung der dieser Parameter möglich. Entsprechende Experimente werden diskutiert.

[1] S. Goriely und M. Arnould, Astron. Astrophys. 312, 327 (1996)

[2] H. Beer et al., Nucl. Inst. and Meth. A 337, 492 (1994)

[3] H. Beer et al., Phys Rev. C, in Druck, und Referenzen darin