Universität zu Köln

Düweke, Carsten Dominik (2004). Messung der Reaktion 2H(p,pp)n bei 16 MeV in mehreren Konfigurationen und Vergleich mit Faddeevrechnungen sowie der Reaktion 2H(n,nn)1H. PhD thesis, Universität zu Köln.

Preview

PDF dissertation.pdf Download (2MB)

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden experimentelle Wirkungsquerschnitte fuer die Dreinukleonen-Aufbruchreaktion 2H(p,pp)n bei E_p = 16 MeV bestimmt. Es wurden die drei kinematisch ausgezeichneten Konfigurationen Endzustandswechselwirkung (FSI), Intermediate Star (IST) und Coplanar Star (CST) untersucht. Endzustandswechselwirkung bedeutet eine verschwindende Relativenergie zwischen zwei der drei Nukleonen im Ausgangskanal. Star-Konfigurationen sind kinematisch ausgezeichnete Situationen, in denen im Schwerpunktsystem die drei in einer Ebene liegenden Vektoren der Nukleonenimpulse durch Azimutwinkel von jeweils 120 Grad getrennt sind und identischen Betrag haben. Die Auswahl der Konfigurationen ist vor allem motiviert durch eine Messung des neutroneninduzierten Deuteronen-Aufbruchs bei E_n = 16 MeV. Die in dieser Messung bestimmten Wirkungsquerschnitte haben in der FSI-Situation eine unerwartet grosse Diskrepanz zwischen theoretischer Vorhersage und experimentellen Ergebnissen gezeigt, obwohl die FSI bis zu dieser Messung als eine der am besten beschriebenen kinematischen Konfigurationen galt. Die Messung der Star-Konfigurationen ermoeglicht ausserdem einen Vergleich der Neutronendaten mit den neugewonnen Protonendaten. Die in dieser Arbeit gezeigten Ergebnisse der Theorie sind Vorhersagen fuer den n-d-Aufbruch, da sie die Coulombwechselwirkung nicht beruecksichtigen. Die Vergleiche zwischen p-d- und n-d-Aufbruchdaten unter identischen kinematischen Situationen geben daher wichtige Hinweise auf moegliche Einfluesse der Coulombkraft. Die Messungen wurden am 10 MV Tandem-Van de Graaff-Beschleuniger am Institut fuer Kernphysik der Universitaet zu Koeln durchgefuehrt. Zu diesem Zweck wurde ein neuer Koinzidenz-Analysator fertiggestellt, getestet und eingesetzt. Der neue Analysator ist in Bezug auf Anzahl und Kombination der gewuenschten Koinzidenzen frei programmierbar, ermoeglicht wesentlich mehr gleichzeitig aufzunehmende Koinzidenzen und ist wesentlich kompakter und wartungsaermer als sein Vorgaenger. Das System brachte waehrend dieser und weiterer Messungen die erwuenschten Ergebnisse und erlaubte, wegen einer deutlichen Reduzierung des Betreuungsaufwandes, eine laengere effektive Messzeit am Beschleuniger. Die im Listmode vorliegenden Ergebnisse der Messungen wurden vor allem durch das Programm-Paket PAW (Physics Analysing Workstation) aus den Laboren von CERN (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire) ausgewertet. Die experimentellen Wirkungsquerschnitte wurden mit theoretischen Vorhersagen verglichen, die auf Faddeevrechnungen basieren. Die Faddeev-Theorie nutzt bekannte NN-Mesonenaustausch-Praezisionspotentiale (hier das CD-Bonn NN-Potential) und fuegt diesen zum Teil eine 2pi-Austausch-Dreikoerperkraft hinzu. Die in dieser Arbeit eingesetzte Dreikoerperkraft basiert auf dem Tucson-Melbourne-Potential. Die Ergebnisse brachten die erwartete Bestaetigung der Theorie in der FSI-Situation und stellen damit die Ergebnisse der FSI-Messung der n-d-Aufbruchreaktion in Frage. Die Wirkungsquerschnitte der Star-Konfigurationen sind im Rahmen ihrer Fehler in guter Uebereinstimmung mit der Theorie. Die analogen Neutronendaten liegen sowohl ueber den Daten dieser Messung als auch ueber der Theorie. Die Unterschiede zwischen den Neutronen- und den Protonendaten lassen vermuten, dass sich dort der Einfluss der Coulombwechselwirkung bemerkbar macht.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language The main intention of this work was the investigation of the 2H(p,pp)n breakup reaction at E_p = 16 MeV by measuring three kinematically complete configurations. The data of two so-called star configurations (the momenta of the three emitted nucleons in the c.m. system lie in the same plane, have equal magnitude and are separated by 120 degree) and one final-state interaction (FSI) were taken at the 10 MV Cologne tandem accelerator. Former three-nucleon (3N) measurements showed some discrepancies between the experimental data and the theoretical predictions, which are based on 3N Faddeev calculations performed including the 2pi-exchange Tucson-Melbourne 3N force (TM-3NF). Specifically the measuremen of the neutron-induced deuteron breakup at E_n = 16 MeV points to a significant difference between experiment and theory for the FSI. The measured cross sections are obviously lower than those predicted by the theory in the final-state peaks. The Intention of this work also is to compare star-configuration cross sections with those from the analogue neutron-induced deuteron breakup. Measuring the breakup reaction first required the completion of the new coincidence analyzer system. The free-programmable coincidence identification allows, among other advantages, the implementation of nearly any coincidence configuration in only a fraction of the time needed by the old analyzer. Above all the PAW (Physics Analysing Workstation) library from the CERN (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire) laboratories was used for data analysis. The results were discussed and compared with theoretical predictions from Faddeev calculations (partially including the TM-3NF) and the results from the analogue neutron breakup measurement. The results for the FSI cross section showed the expected confirmation of the theory and not of the analogue neutron measurement. The experimental cross sections of the star configurations are in relatively good agreement with the theory without Coulomb interaction, considering the magnitude of the error bars. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Düweke, Carsten Dominik Carsten.Dueweke@ikp.uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-12758
Date:	2004
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Physics > Institute for Nuclear Physics
Subjects:	Physics
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Aufbruch , Dreinukleonen , Faddeev , Wirkungsquerschnitt , Mesonenaustauschpotentiale German breakup , three-nucleon , Faddeev , cross-section , meson-exchange English
Date of oral exam:	12 July 2004
Referee:	Name Academic Title Paetz gen. Schieck, Hans Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1275