Strahlungseinfangreaktionen für die nukleare Astrophysik und die Energiekalibration von Ionenbeschleunigern

Abstract

Ein präzises Verständnis über die Entstehung der Elemente im Universum stellt ein hoch relevantes Kernthema der nuklearen Astrophysik dar. Vor diesem Hintergrund wurde die 12C(p,γ)13N-Reaktion untersucht, die als Startreaktion des CNO-Zyklus Einfluss auf das Verhältnis von 12C zu 13C im Universum nimmt. Die analysierten Messdaten wurden in inverser Kinematik am Tandetron-Beschleuniger des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossen dorf aufgenommen. Der resultierende S-Faktor, vermessen im Bereich der 421keV-Resonanz, liegt im Mittel 23% unterhalb etablierter Literaturdaten, deckt sich aber mit den Ergeb nissen anderer kürzlich veröffentlichter Messdaten. Die in dieser Analyse ebenfalls erschwerte präzise Untersuchung niedriger, aber astrophy sikalisch relevanter Energien kann durch Untertagelabore und der damit einhergehenden Abschirmung vor kosmischer Strahlung erreicht werden. In der vorliegenden Arbeit werden in diesem Bestreben erste mit dem 5MV-Tandem-Beschleuniger untersuchte Kernreaktio nen am Felsenkeller-Untertagelabor in Dresden vorgestellt. Aus Untersuchungen der 14N(α,γ)18F-, der 13C(p,γ)14N- und der 27Al(p,γ)28Si-Reaktion wurden dabei präzise Werte für die Energiekalibration des Ionenbeschleunigers ermittelt. Es wird ein Vergleich mit weiteren Möglichkeiten zur Bestimmung dieses Kalibrationsfaktors präsentiert und aus diesem Vergleich ein Wert von k = 0,9572±0,0004 zur Kalibration der Hochspannung des Beschleunigers abgeleitet. Die vorgestellte Herangehensweise zur Bestimmung dieses Faktors und die dokumentier ten Erkenntnisse und Analysen zu optimalen Betriebsparametern von Beschleuniger und der zugehörigen Radiofrequenz-Ionenquelle werden auch für zukünftige protonen- und he liumstrahlinduzierte Untersuchungen im Felsenkeller-Untertagelabor von Relevanz sein.