Freiburg 1999 – wissenschaftliches Programm
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HK: Physik der Hadronen und Kerne
HK 51: Kern- und Teilchen- Astrophysik IV
HK 51.6: Vortrag
Donnerstag, 25. März 1999, 15:30–15:45, C
Photoaktivierung von 180mTa bei astrophysikalisch relevanten Energien∗ — •P. Mohr1, D. Belic2, C. Arlandini3, J. Besserer4, J. de Boer4, J. Enders1, T. Hartmann1, F. Käppeler3, U. Kneissl2, M. Loewe4, H. J. Maier4, H. Maser2, P. von Neumann-Cosel1, A. Nord2, H. H. Pitz2, A. Richter1, M. Schumann3, S. Volz1 und A. Zilges1 — 1Institut für Kernphysik, Technische Universität Darmstadt, Schloßgartenstraße 9, D–64289 Darmstadt — 2Institut für Strahlenphysik, Universität Stuttgart, Allmandring 3, D–70569 Stuttgart — 3Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Kernphysik III, Postfach 3640, D–76021 Karlsruhe — 4Sektion Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Am Coulombwall 1, D–85748 Garching
180mTa ist das seltenste natürlich vorkommende Isotop mit einem Anteil von 0.012% am natürlichen Tantal und einer relativen solaren Häufigkeit von 2.5 · 10−12 (relativ zur Häufigkeit von Silizium). 180mTa ist das einzige praktisch stabile Isomer (Jπ= 9−, T1/2 > 1.2 · 1015 Jahre), während der Grundzustand (Jπ= 1+) von 180Ta mit einer Halbwertszeit von T1/2 = 8.1 Stunden zu 180W (14%) und 180Hf (86%) zerfällt.
Eine Erzeugung von 180mTa im s-Prozeß ist nur dann möglich, wenn das erzeugte 180mTa nicht sofort wieder durch Photoaktivierung im stellaren Photonenbad zerstört wird. Diese Photoaktivierung von 180mTa müßte über einen Mittlerzustand bei relativ geringer Anregungsenergie ablaufen, der bisher in Experimenten mit reellen [1] und virtuellen Photonen [2,3] gesucht, aber nicht eindeutig nachgewiesen wurde.
Im ersten Bremsstrahlungsexperiment am S-DALINAC in Darmstadt [1] konnte die Photoaktivierung von 180mTa oberhalb einer Endpunktenergie von E0 = 2.8 MeV gemessen werden, die aber bei kT ≈ 30 keV im s-Prozeß keine Rolle spielt. In einem neuen Experiment wurde die Photoaktivierung bei kleineren Energien am Dynamitron-Beschleuniger der Universität Stuttgart untersucht. Durch höhere Elektronenströme, ein auf 5% 180mTa angereichertes Tantal-Target und durch die Verwendung von hochauflösenden Germanium-Detektoren konnte die Sensitivität um mehr als drei Größenordnungen im Vergleich zu [1] verbessert werden. Der Nachweis der beim Zerfall von 180g.s.Ta entstehenden charakteristischen Röntgenstrahlung (Kα-Linien und ein schwacher γ-Übergang in 180Hf) gelang bis hinunter zu E0 ≈ 1 MeV. Die Ergebnisse unseres Experiments und die astrophysikalischen Konsequenzen werden diskutiert.
[1] C. B. Collins et al., Phys. Rev. C 42, R1813 (1990).
[2] C. Schlegel et al., Phys. Rev. C 50, 2198 (1994).
[3] M. Schumann et al., Phys. Rev. C 58, 1790 (1998). ∗ unterstützt von der DFG (Ri242/12-1 und Kn154/30)