Coulombanregung von 180/181Ta und die Nukleosynthese von 180Ta im s-Prozess

摘要

Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit ist auf das extrem seltene Isotop 180Ta gerichtet.180Ta ist eines der wenigen Isotope, dessen Nukleosynthese unklar ist. Als weitereBesonderheit liegt 180Ta in der Natur in einem isomeren Zustand vor. Eine wichtigeFragestellung dieser Arbeit ist, ob Zwischenzust¨ande im 180Ta existieren, die dasIsomer mit dem unstabilen Grundzustand koppeln. Die Existenz solcher Zustaendekann Auswirkungen auf die Nukleosynthese von 180Ta in heißen Entstehungsszenarienwie dem s-Prozess haben, da ueber thermisch anregbare Zwischenzustaende dasIsomer in den Grundzustand entvoelkert werden koennte. Durch Coulombanregungsollten moeglichst viele Zust¨ande im 180Ta entdeckt und auf ihr moegliches Wirken alsZwischenzustaende untersucht werden.Im ersten Teil der Arbeit wird ein zu diesem Zweck am Niels-Bohr-Institut inRisø, Daenemark, durchgefuehrtes Coulombanregungs-Experiment beschrieben, beidem 180Ta erstmals gammaspektroskopiert werden konnte. Ein an 180Ta angereichertesund ein nicht angereichertes Tantaloxidtarget wurden mit 58Ni-Projektilenmit einer Energie von 225 MeV bestrahlt. Durch den Vergleich dieser Spektrenkonnten die auf dem Isomer im 180Ta aufbauende Rotationsbande sowie Zust¨ande,die wahrscheinlich zu zwei γ-Vibrationsbanden gehoeren, gefunden werden. In demmitspektroskopierten Isotop 181Ta konnten neue Uebergaenge entdeckt werden, dieden bisher unbekannten γ-Vibrationsbanden zugeschrieben werden. Aus den gemessenenγ-Intensitaeten wurden die Uebergangsmatrixelemente zwischen den gefundenenZustaenden von 180Ta und 181Ta bestimmt.Der zweite Teil der Arbeit stellt ein am Muenchener Tandem-Beschleuniger durchgefuehrtes Aktivierungsexperiment zur Suche nach Zwischenzustaenden im 180Ta vor.In diesem Experiment wurden angereicherte und nicht angereicherte Tantaloxidtargetsmit 36S- und 64Ni-Projektilen bei verschiedenen Energien bestrahlt unddie gestreuten 180Ta-Kerne in Folien aufgefangen. Nach der Bestrahlung warenin den Folien Grundzustandszerf¨alle von 180Ta-Kernen nachweisbar. Das Experimentzeigt, dass Coulomb-anregbare Zwischenzustaende im 180Ta existieren, die dasIsomer mit dem Grundzustand koppeln. Um die Multipolaritaet der Anregung unddie 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 undohne Beruecksichtigung von Zwischenzustaenden diskutiert. Die Rechnungen im Fallvon Zwischenzustaenden zeigen, dass die Nukleosynthese von 180Ta durch den klassischens-Prozess erklaert werden koennte.