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Loewe, Markus (2002): Coulombanregung von 180/181Ta und die Nukleosynthese von 180Ta im s-Prozess. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit ist auf das extrem seltene Isotop 180Ta gerichtet. 180Ta ist eines der wenigen Isotope, dessen Nukleosynthese unklar ist. Als weitere Besonderheit liegt 180Ta in der Natur in einem isomeren Zustand vor. Eine wichtige Fragestellung dieser Arbeit ist, ob Zwischenzust¨ande im 180Ta existieren, die das Isomer mit dem unstabilen Grundzustand koppeln. Die Existenz solcher Zustaende kann Auswirkungen auf die Nukleosynthese von 180Ta in heißen Entstehungsszenarien wie dem s-Prozess haben, da ueber thermisch anregbare Zwischenzustaende das Isomer in den Grundzustand entvoelkert werden koennte. Durch Coulombanregung sollten moeglichst viele Zust¨ande im 180Ta entdeckt und auf ihr moegliches Wirken als Zwischenzustaende untersucht werden. Im ersten Teil der Arbeit wird ein zu diesem Zweck am Niels-Bohr-Institut in Risø, Daenemark, durchgefuehrtes Coulombanregungs-Experiment beschrieben, bei dem 180Ta erstmals gammaspektroskopiert werden konnte. Ein an 180Ta angereichertes und ein nicht angereichertes Tantaloxidtarget wurden mit 58Ni-Projektilen mit einer Energie von 225 MeV bestrahlt. Durch den Vergleich dieser Spektren konnten die auf dem Isomer im 180Ta aufbauende Rotationsbande sowie Zust¨ande, die wahrscheinlich zu zwei γ-Vibrationsbanden gehoeren, gefunden werden. In dem mitspektroskopierten Isotop 181Ta konnten neue Uebergaenge entdeckt werden, die den bisher unbekannten γ-Vibrationsbanden zugeschrieben werden. Aus den gemessenen γ-Intensitaeten wurden die Uebergangsmatrixelemente zwischen den gefundenen Zustaenden von 180Ta und 181Ta bestimmt. Der zweite Teil der Arbeit stellt ein am Muenchener Tandem-Beschleuniger durchgef uehrtes Aktivierungsexperiment zur Suche nach Zwischenzustaenden im 180Ta vor. In diesem Experiment wurden angereicherte und nicht angereicherte Tantaloxidtargets mit 36S- und 64Ni-Projektilen bei verschiedenen Energien bestrahlt und die gestreuten 180Ta-Kerne in Folien aufgefangen. Nach der Bestrahlung waren in den Folien Grundzustandszerf¨alle von 180Ta-Kernen nachweisbar. Das Experiment zeigt, dass Coulomb-anregbare Zwischenzustaende im 180Ta existieren, die das Isomer mit dem Grundzustand koppeln. Um die Multipolaritaet der Anregung und die Energie der Zwischenzustaende zu bestimmen, wurden fuer drei Kopplungsmodelle (K-verbotenes-, γ-Vibrations- und Oktupol-Vibrations-Kopplungsmodell) die ¨Ubereinstimmung mit den experimentellen Daten getestet. Im dritten Teil der Arbeit wird die Nukleosynthese von 180Ta im s-Prozess mit und ohne Beruecksichtigung von Zwischenzustaenden diskutiert. Die Rechnungen im Fall von Zwischenzustaenden zeigen, dass die Nukleosynthese von 180Ta durch den klassischen s-Prozess erklaert werden koennte.