6 Zusammenfassung & Ausblick

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6 Zusammenfassung & Ausblick

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die erste Messung eines totalen Wirkungsquerschnitts – unabhängig von γ-Rückstoß-Koinzidenzen – mit dem Rückstoßseparator ERNA durchgeführt. Dazu wurde zu-nächst eine Tuning-Prozedur entwickelt, die ein optimales Einstellen der Separatorfelder ermöglichte. Die so resultierenden Akzeptanzen waren im gesamten vermessenen Energiebereich groß genug, um volle Transmission der in der Kernreaktion erzeugten Rückstoßionen zu erhalten. Die Trennung der Rückstoßionen vom einfallenden, intensiven Ionenstrahl stellt eine große Herausforderung an den Separator dar. Hier konnten prinzipielle Quellen des Leaky Beam gefunden und gezielt abgestellt wer-den.

Für das Experiment wurde ein differentiell gepumptes Gastarget verwendet. Als Teil der Charak-terisierung des Gastargets wurden die Ausdehnung sowie die gesamte Targetdichte untersucht. Die Ladungszustandsverteilung der Rückstoßionen ist von großer Wichtigkeit für absolute Messungen. Hier erwies sich der Einsatz einer 2. Gaststrecke als Poststripper als ein wichtiges Hilfsmittel zum Erreichen eines Ladungszustandsgleichgewichts der Rückstoßionen. Die im Gleichgewicht erreichten Ladungszustandsverteilungen konnten mit Hilfe des Separators gemessen und so in der Analyse der Wirkungsquerschnittsdaten verwendet werden.

Der totale Wirkungsquerschnitt der Reaktion 12C(α,γ)16O wurde im Energiebereich Ecm = 1.9−

4.5 MeV gemessen. Dies ist die erste Messung des totalen Wirkungsquerschnitts dieser Reaktion. In der Produktion von Untergrund-16O durch die Fusion12C +12C wurde in diesen Messungen die unte-re Gunte-renze des Energiebeunte-reichs erunte-reicht. Zusätzlich findet man beim Wechsel des benutzten Ladungs-zustands der Rückstoßionen von q = 6+ nach q0= 3+ weitere Probleme, die durch das vermehrte

Auftreffen von Strahlionen auf die Wienfilter-Elektroden verursacht werden. Hier liegt eine Verbesse-rungsmöglichkeit in der Ladungsselektion der Ionen vor Eintreten in das Wienfilter. Die so erreichte Verringerung der möglichen Streu- und damit Reaktionsflächen könnte auch einen positiven Effekt auf die Produktion von Untergrund-16O haben.

Der vermessene Energiebereich erweitert den durchγ-Messungen gut bekannten Bereich von etwa

Ecm≈ 1 − 3MeV deutlich nach oben hin, dabei sind gleichzeitig die erreichten Unsicherheiten der

Datenpunkte durch die hohe Effizienz des Separators sehr gering. Die Beschreibung der neuen Da-ten konnte noch nicht in guter Übereinstimmung mit den existierenden γ-Daten erfolgen, hier sind weitere Untersuchungen erforderlich: dies schließt sowohl R-Matrix-Rechnungen als auch weitere Messungen der einzelnen Anteile des Wirkungsquerschnitts bei hohen Energien ein.

Zukünftige Messungen am Rückstoßseparator ERNA können erheblich von den hier durchgeführ-ten systematischen Studien profitieren. So konnte nach Abschluss der vorgestelldurchgeführ-ten Messungen der Reaktion12C(α,γ)16O das Studium der Reaktion 3He(4He,γ)7Be erfolgen; dort liegen bereits erste Ergebnisse vor. Vorbereitung und Durchführung dieser Messungen konnten durch die entwickelte Tuning-Prozedur, die Kenntnis der Targetdichte und das verbesserte Verständnis des Umgangs mit dem Separator in wesentlich kürzerer Zeit erfolgen, als dies bei der Reaktion12C(α,γ)16O der Fall war.

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KAPITEL6. ZUSAMMENFASSUNG& AUSBLICK

Mit dem Separator können nicht nur totale Wirkungsquerschnitte gemessen werden, sondern auch γ-Recoil-Koinzidenzen untersucht werden. Die so erzielte aktive Unterdrückung von Untergrund in denγ-Spektren erlaubt ein Studium der einzelnen Übergänge auch bei höheren Energien. Für weitere Messungen der Reaktion12C(α,γ)16O bietet sich hier ein Studium des Einfangs in das Ex= 6.05 MeV

Level an. Auch eine bessere Kenntnis bzw. Überprüfung der R-Matrix-Rechnungen der E1 und E2 Grundzustandsübergänge bei hohen Energien ist wünschenswert, um die Extrapolation zu tiefen Ener-gien hin zu verbessern. Zusätzliche Möglichkeiten ergeben sich hier durch den Einsatz eines alternati-ven End-Detektors in ERNA: ein nach Beendigung der vorliegenden Messungen installierter Silizium-Streifen-Detektor kann in Verbindung mit einer Flugzeitmessung sowohl zur Teilchenidentifikation dienen, als auch eine wesentlich bessere Energieauflösung bei der Detektion der Rückstoßionen lie-fern. Aus der Analyse der Energieverteilung der Rückstoßionen könnten so zusätzliche Informatio-nen über die involvierten Übergänge und Winkelverteilungen gewonInformatio-nen werden. Zwar wird dies er-schwert durch die nicht direkte Unterscheidbarkeit von Kaskaden- und Grundzustandsübergängen, dafür gewinnt man allerdings aufgrund der hohen Effizienz des Separators Daten mit sehr hohen (in Messungen derγ-Winkelverteilungen kaum erreichbaren) Statistiken. Neben den direkten Messungen ist ferner eine Revision der Kenntnis der Eigenschaften der unterschwelligen 1 und 2+ Level an-zustreben, da sie einen unmittelbaren Einfluss auf den Wirkungsquerschnitt bei astrophysikalischen Energien haben.

Abbildung

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